如图甲,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,

如图甲,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,空间加上一个如图乙所示的场强大小和方向呈周期性变化的电场,(取水平向右的方向为正方向,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
(3)在丙图中画出物块运动的v-t图线,并用斜线标出15s内物块的位移大小.
gaojiehong 1年前 已收到1个回答 举报

张辉2008 幼苗

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解题思路:小物块在水平地面上受电场力和摩擦力,根据物体的受力判断物体的运动,根据运动学公式求出物体的速度和位移.

(1)0~2s内物块加速度
a1=
qE1-μmg
m=
2.0×10-6×3×105-0.1×0.2×10
0.2m/s2=2m/s2
位移s1=
1
2a1
t21=
1
2×2×22m=4m
2s末的速度为v2=a1t1=2×2m/s=4m/s
2~4s内物块加速度a2=
qE2-μmg
m=
2.0×10-6×(-1×105)-0.1×0.2×10
0.2m/s2=-2m/s2
位移s2=s1=4m
4s末的速度为v4=v2+a2t2=4+(-2)×2m/s=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.
(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
2a2t2=4×1+
1
2×(-2)×12m=3m,
所求位移为s=3(s1+s2)+s1+s15=3×(4+4)+4+3m=31m
(3)物体先做匀加速运动再做匀减速运动,图象与时间轴所围图形的面积表示位移.

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为31m;
(3)在丙图中画出物块运动的v-t图线如上图所示.

点评:
本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

考点点评: 解决本题的关键能够正确地进行受力分析,通过物体的受力,判断物体的运动,结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解.

1年前

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