题目内容
【题目】如图所示为一个实验室模拟货物传送的装置,A是一个表面绝缘、质量为M=2 kg的长板车,车置于光滑的水平面上,在车左端放置一质量为m=1 kg、带电荷量为q=+1×10-2 C的绝缘小货物B,在装置所在空间内有一水平匀强电场,可以通过开关控制其大小及方向。先产生一个方向水平向右、大小E1=3×102 N/C的电场,车和货物开始运动,2 s后,改变电场,电场大小变为E2=1×102 N/C,方向向左,一段时间后,关闭电场,关闭电场时车右端正好到达目的地,货物到达车的最右端,且车和货物的速度恰好为零。已知货物与车间的动摩擦因数μ=0.1,车不带电,货物体积大小不计,g取10 m/s2,求第二次电场作用的时间。
【答案】6 s
【解析】因为车最大加速度=0.5m/s2
货物和车若以相同加速度一起运动,=1m/s2>a2
所以,货物和车不可能以相同加速度一起运动
货物=2m/s2
车=0.5m/s2
经t1=2s货物运动x1==4m
车运动x2==1m
货物v1=a1t1=2×2 m/s =4m/s,向右
车v2=a2t1=0.5×2 m/s =1m/s,向右
经2秒后,货物做匀减速运动,=2m/s2,向左
车加速度不变,仍为a2=0.5m/s2,向右
当两者速度相等时,共同速度为v=v1-t2,v=v2+ a2t2
t2=1.2s,v=1.6m/s
以后因为若物和车若以相同加速度一起运动,=m/s2< a2
所以货物和车一起作为整体向右做匀减速直到速度都为0
货物和车获得共同速度至停止运动用时=4.8s
第二次电场作用时间为t=t2+t3=6s
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