Question

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1 kg的小车，小车置于光滑的水平面上，在小车左端放置一质量为0.1 kg带电量为q＝1×10^－2 C的绝缘货柜，现将一质量为0.9 kg的货物放在货柜内．在传送途中有一水平电场，可以通过开关控制其有、无及方向．先产生一个方向水平向右，大小E₁＝3×10² N/m的电场，小车和货柜开始运动，作用时间2 s后，改变电场，电场大小变为E₂＝1×10² N/m，方向向左，电场作用一段时间后，关闭电场，小车正好到达目的地，货物到达小车的最右端，且小车和货物的速度恰好为零．已知货柜与小车间的动摩擦因数μ＝0.1，(小车不带电，货柜及货物体积大小不计，g取10 m/s²)求：

(1)第二次电场作用的时间；

(2)小车的长度；

(3)小车右端到达目的地的距离．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)货物(1分) 　　小车　　(1分) 　　经t1＝2s　货物运动　　(1分) 　　小车运动　　(1分) 　　货物V1＝a1t1＝2×2＝4 m/s　向右 　　小车V2＝a2t1＝1×2＝2 m/s　向右 　　经2秒后，货物作匀减速运动　向左(1分) 　　小车加速度不变，仍为a2＝1 m/s2　向右，当两者速度相等时，货柜恰好到达小车最右端，以后因为qE2＝f＝μ(m0＋m1)g，货柜和小车一起作为整体向右以向右作匀减速直到速度都为0．(1分) 　　共同速度为V＝V1－t2　V＝V2＋t2　t2＝　V＝m/s(1分) 　　货物和小车获得共同速度至停止运动用时(1分) 　　第二次电场作用时间为t＝t2＋t3＝6 s　　(2分) 　　(2)小车在t2时间内位移S3＝V2t2＋a2t22＝m(2分) 　　货柜在t2时间内位移为S4＝V1t2－t22＝m　　(2分) 　　小车长度L＝S1－S2＋S4－S3＝m　　(2分) 　　(或用能量守恒qE1S1－qE2S4＝　L＝m(2分) 　　(3)小车右端到达目的地的距离为S 　　(2分)