(1)依题意,滑块在加上磁场后的运动过程中能离开斜面,说明其所受的洛仑兹力方向垂直于斜面向上,由左手定则判断出该滑块带正电;(3分)
滑块的运动情况:由运动开始到第2s末,滑块受重力、电场力(方向可能水平向左,也可能水平向右)、支持力、摩擦力作用下,做初速度为零的匀变速直线运动;(1分) 从第2s末开始,滑块还受一个垂直于斜面向上的洛仑兹力作用,随着斜面对其支持力的不断减小,摩擦力也随之不断减小,所以滑块做加速度增大的加速运动,继续滑行10m后离开斜面。(1分) (2)设匀强电场的场强为E,方向水平向左(如图所示) 以滑块为研究对象,其受力分析如图所示 由匀变速直线运动规律有: ① 解得加速度 (2分) 建立如图所示直角坐标系,根据滑块的运动状态有: ,即 ②(1分) ,即 ③(1分) 又 ④(1分) 联立以上各式代数求解得:E=-10N/C,负号表明,电场强度实际方向与假设方向相反,即水平向右。(2分) (3)滑块恰好离开斜面的临界条件为:斜面对滑块的支持力恰好为零,即洛仑兹力恰好与重力沿与斜面垂直方向的分力及电场力沿斜面垂直方向的分力矢量和为零。设离开斜面时滑块的速率为,则有: ⑥ 解得: (2分) 小球从开始运动到离开斜面这一过程中,重力做正功,设其为,则 ⑦ (1分) 电场力做正功,设其为,则 ⑧ (2分) 洛仑兹力不做功。 摩擦力做负功,所做的功全部转化为系统的内能,设其为Q。由动能定理有: ⑨ (2分) 联立以上四式求解得: (1分) 说明:用其它方法计算,只要正确,同样给分。 |