Question

12．如图所示，一质量为m的带电物块，置于倾角为θ的光滑绝缘斜面上，弹簧一端固定在斜面的挡板上，整个装置处于一水平方向的匀强电场中．若物块以速率v匀速下滑，滑至斜面底部后压缩弹簧．求：
（1）物块所受电场力的大小F；
（2）弹簧的最大弹性势能E_P．

Answer 1

分析 （1）画出物块的受力图象，根据平衡条件求电场力；
（2）对全过程应用动能定理求最大弹性势能．

解答 解：（1）物块受重力、斜面的支持力和水平向右的电场力平衡，则：
F=qE=mgtanθ
（2）由于物体受到的重力、电场力和支持力三力平衡，所以物体压缩弹簧的过程中，三个力的总功等于0，压缩至最低点时，物体的动能全部转化为弹簧的弹性势能，此时弹簧的弹性势能最大，为：
${E}_{P}={E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
答：（1）物块所受电场力的大小是mgtanθ；
（2）弹簧的最大弹性势能是$\frac{1}{2}m{v}^{2}$

点评 本题考查了物体在复合场中的受力分析和动能定理的应用，难度中等．