问题 问答题

如图1所示,在真空中足够大的绝缘水平地面上,一个质量为m=0.2kg,带电量为q=+2.0×10-6C的小物块处于静止状态,小物块与地面间的动摩擦因数μ=0.1.从t=0时刻开始,空间加上一个如图2所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场,(取水平向右为正方向,g取10m/s2).

求:(1)15秒末小物块的速度大小

(2)15秒内小物块的位移大小.

答案

解析:(1)0~2s内物块加速度a1=

qE1-μmg
m
=2m/s2

位移s1=

1
2
a1
t21
=4m

2s末的速度为v2=a1t1=4m/s

2~4s内物块加速度a2=

qE2-μmg
m
=-2m/s2

位移s2=s1=4m

4s末的速度为v4=v2+a2t2=0

因此小物块做周期为4s的加速和减速运动,第14s末的速度也为v14=4m/s,所以第15s末的速度v15=v14-at=2m/s,方向向右. (t=1s)

(2)15秒内小物块的位移大小,可以看做是上述3个周期加上s1和第15s内的位移s15=v14t+

1
2
a2t2=3m,

所求位移为s=3(s1+s2)+s1+s15=31m

答:(1)15秒末小物块的速度大小2m/s;(2)15秒内小物块的位移大小是31m.

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