问题 问答题

如图所示,小车质量M=8kg,带电荷量q=+3×10-2C,置于光滑水平面上,水平面上方存在方向水平向右的匀强电场,场强大小E=2×102N/C.当小车向右的速度为3m/s时,将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车右端,物块质量m=1kg,物块与小车表面间动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,g取10m/s2.求:

(1)物块相对小车滑动时物块和小车的加速度;

(2)物块相对小车滑动的时间;

(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能;

(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量.

答案

(1)物块放上后,小车向右做匀加速运动 a1=

Eq-μmg
M
=0.5m/s2

物块向右做匀加速运动a2=μg=2m/s2

(2)设滑块在小车滑行时间t1

∴v1+a1t1=a2t1       t1=2s                                    

(3)物块在车上相对车滑行距离△S=S-S=v1t1+

1
2
a1t2-
1
2
a2t2=3(m)

∴Q=f△S=μmg•△S=6J                                              

(4)当物块与小车相对静止时,共同运动加速度a3=

qE
M+m
=
6
9
=
2
3
m/s2

当物块与小车相对静止时,共同运动的速度 v=v1+a1t1=4m/s   

S1=v1t1+

1
2
a1t12=7mS2=vt2+
1
2
a3t22=4×3+
1
2
×
2
3
×9=15m

△Ep减少=W=qE•(S1+S2)=6×22=132J               

答:(1)小车的加速度为0.5m/s2,物块的加速度为2m/s2

(2)物块相对小车滑动的时间为2s.

(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能为6J.

(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量为132J.

单项选择题
单项选择题