题目内容
如图所示,小车质量M=8㎏,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v=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)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能.
(2)从滑块放在小车上后5s内电场力对小车所做的功.
(1)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能.
(2)从滑块放在小车上后5s内电场力对小车所做的功.
(1)物块放上后,小车向右做匀加速运动a1=
=0.5m/s2
物块向右做匀加速运动a2=μg=2m/s2
设滑块在小车滑行时间t1
当两者速度相等时有 v1+a1t1=a2t1,t1=2s
物块在车上相对车滑行距离:△S=S车-S物=v1t1+
a1t2-
a2t2=3(m)
故 Q=f△S=μmg?△S=6J
(2)当物块与小车相对静止时,共同运动加速度a3=
=
=
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
物块与小车相对静止前小车运动的位移 S1=v1t1+
a1t12=7m
物块与小车相对静止后小车运动的位移 S2=vt2+
a3t22=4×3+
×
×9=15m
所以 5s内电场力对小车所做的功 W=qE?(S1+S2)=132J
答:(1)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能为6J.
(2)从滑块放在小车上后5s内电场力对小车所做的功132J.
| Eq-μmg |
| M |
物块向右做匀加速运动a2=μg=2m/s2
设滑块在小车滑行时间t1
当两者速度相等时有 v1+a1t1=a2t1,t1=2s
物块在车上相对车滑行距离:△S=S车-S物=v1t1+
| 1 |
| a |
| 1 |
| 2 |
故 Q=f△S=μmg?△S=6J
(2)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 |
当物块与小车相对静止时,共同运动的速度v=v1+a1t1=4m/s
物块与小车相对静止前小车运动的位移 S1=v1t1+
| 1 |
| 2 |
物块与小车相对静止后小车运动的位移 S2=vt2+
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
| 2 |
| 3 |
所以 5s内电场力对小车所做的功 W=qE?(S1+S2)=132J
答:(1)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能为6J.
(2)从滑块放在小车上后5s内电场力对小车所做的功132J.
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