Question

如圖所示,為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室模擬貨物傳送的裝置,A是一個(gè)表面絕緣質(zhì)量為2kg的長(zhǎng)板車,車置于光滑的水平面上,在車左端放置一質(zhì)量為1kg帶電量為q=1×10^-2C的絕緣小貨物B,在全部傳送途中有一水平電場(chǎng),可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制其有、無(wú)及方向.先產(chǎn)生一個(gè)方向水平向右,大小E₁=3×10²N/m的電場(chǎng),車和貨物開(kāi)始運(yùn)動(dòng),作用時(shí)間2s后,改變電場(chǎng),電場(chǎng)大小變?yōu)镋₂=1×10²N/m,方向向左,電場(chǎng)作用一段時(shí)間后,關(guān)閉電場(chǎng),關(guān)閉電場(chǎng)時(shí)車右端正好到達(dá)目的地,貨物到達(dá)車的最右端,且車和貨物的速度恰好為零.已知貨物與車間的動(dòng)摩擦因數(shù)µ=0.1,(車不帶電,貨物體積大小不計(jì),g取10m/s²)求:

⑴第二次電場(chǎng)作用的時(shí)間；

⑵車的長(zhǎng)度.

 

Answer 1

【答案】

(1) t=t₂+t₃=6s Ks⑵L=m  

【解析】(1)因?yàn)檐囎畲蠹铀俣?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzwl/web/STSource/2012052900292287067117/SYS201205290030306206995389_DA.files/image002.png">                       貨物和車若以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)   

所以，貨物和車不可能以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)。

貨物 (2分)

車   (2分)

經(jīng)t₁=2s貨物運(yùn)動(dòng)                            (1分)

車運(yùn)動(dòng)                         (1分)

貨物V₁=a₁t₁=2×2=4m/s向右                        (1分)

 

車V₂=a₂t₁=0.5×2=1m/s向右                              (1分)

 

經(jīng)2秒后,貨物作勻減速運(yùn)動(dòng)向左  (1分)

車加速度不變,仍為a₂=0.5m/s²向右,                             (1分)

 

當(dāng)兩者速度相等時(shí)：

共同速度為V=V₁—a₁′t₂    V=V₂+a₂′t₂  

    t₂=                        (1分)

 

   V=m/s                         (1分)

以后因?yàn)槿粑锖蛙嚾粢韵嗤�加速度一起運(yùn)動(dòng)，(1分)

 

所以貨物和車一起作為整體向右作勻減速直到速度都為0.      （1分)

貨物和車獲得共同速度至停止運(yùn)動(dòng)用時(shí)   (1分)

第二次電場(chǎng)作用時(shí)間為t=t₂+t₃=6s                                  (1分)

(2)由題意，可得，當(dāng)貨物和車速度相等時(shí)，貨物恰好移到車的最右端。車在t₂時(shí)間內(nèi)位移S₃=V₂t₂+a₂t₂²=m=1.56m                     (1分)

貨物在t₂時(shí)間內(nèi)位移為S₄=V₁t₂—a₁′t₂²=m=3.36m                (1分)

車長(zhǎng)度L=S₁-S₂+S₄-S₃=m=4.8m                                    (1分)

 

(或用能量守恒qE₁S₁-qE₂S₄=     L=m