题目内容
【题目】如图所示,质量为m=2kg带电量为q=+2×10-3C的小物块A与质量不计的绝缘木板B叠放在水平面上,A位于B的最左端且与竖直固定于地面上的挡板P相距S0=3m,已知A与B间的动摩擦因数为,B与地面间的动摩擦因数为,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A与挡板相撞没有机械能损失,且A带电量始终保持不变。整个装置处在大小为方向水平向右的匀强电场中,现将A、B同时由静止释放,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A、B释放时,物块A的加速度大小;
(2)若A与挡板不相碰,木板的最小长度L0;
(3)若木板长度为L=0.8m,整个过程木板运动的总路程S.
【答案】(1) (2)1m (3)2.32m
【解析】
试题分析:(1)A和B一起匀加速运动,由牛顿第二定律:
代入数据解得:
(2)当B木板与挡板P相碰时速度:
木板B与挡板P撞后停止,物块A继续滑动加速,由牛顿第二定律:
代入数据解得:
当A恰好滑到挡板P处停止时有:
距离关系为:
代入得: 即木板最小长度为1米
(3)因为L小于L0,故物块与挡板碰撞,然后原速返回,与木板B共同反向匀减速运动,直到速度为零,
再共同加速向右滑动,不断往复,最终A、B都最终停在挡板P处。
物块A和木板B间产生的热量:
木板与水平面间产生热量:
整个过程由能量守恒定律:
代入数据得:
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