题目内容

5.如图所示,微粒A位于一定高度处,其质量m=1×10-4kg、带电荷量q=+1×10-6C,塑料长方体空心盒子B位于水平地面上,与地面间的动摩擦因数μ=0.1.B上表面的下方存在着竖直向上的匀强电场,场强大小E=2×103N/C,B上表面的上方存在着竖直向下的匀强电场,场强大小为$\frac{E}{2}$.B上表面开有一系列略大于A的小孔,孔间距满足一定的关系,使得A进出B的过程中始终不与B接触.当A以υ1=1m/s的速度从孔1竖直向下进入B的瞬间,B恰以υ2=0.6m/s的速度向右滑行.设B足够长、足够高且上表面的厚度忽略不计,取g=10m/s2,A恰能顺次从各个小孔进出B.则(  )
A.从A第一次进入B至B停止运动的过程中,B通过的总路程s为0.18m
B.为了保证A始终不与B接触,B上的小孔个数至少有5个
C.为了保证A始终不与B接触,B上表面孔间距最小值为0.04m
D.为了保证A始终不与B接触,B上表面孔间距最大值为0.1m

分析 A、盒子做匀减速运动,求出盒子的加速度,根据匀变速直线运动位移速度公式即可求解;
B、分别求出小球在盒内和盒外时的盒子的加速度,进而求出小球运动一个周期盒子减少的速度,再求出从小球第一次进入盒子到盒子停下,小球运动的周期数n,要保证小球始终不与盒子相碰,盒子上的小孔数至少为2n+1个;
CD、由于B向右做匀减速直线运动,经0.6s速度减为零,由逆向思维可知,B向左做初速度为零的匀加速直线运动了0.6s,每经过0.1s,其位移大小之比为1:3:5:7:9:11,共有(1+3+5+7+9+11)份即36份.

解答 解:A、A在B内、外运动时,B的加速度大小
a=$\frac{μMg}{M}$=μg=1 m/s2
B全过程做匀减速直线运动,所以通过的总路程   s=$\frac{{v}_{2}^{2}}{2a}$=0.18m,故A正确;
B、A第二次进入B之前,在B内运动的加速度大小   a1=$\frac{qE-mg}{m}$=10 m/s2
运动的时间   t1=2×$\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}$=0.2s
在B外运动的加速度大小a2=20 m/s2
运动的时间   t2=2×$\frac{{v}_{1}}{{a}_{2}}$=0.1s
A从第一次进入B到第二次进入B的时间   t=t1+t2=0.3s
A运动一个周期B减少的速度为△υ=at=0.3m/s)
从小球第一次进入B到B停下,A运动的周期数为   n=$\frac{{v}_{2}}{△v}$=$\frac{0.6}{0.3}$=2
故要保证小球始终不与B相碰,B上的小孔个数至少为   2n+1=5,故B正确;
CD、由于B向右做匀减速直线运动,经0.6s速度减为零,由逆向思维可知,B向左做初速度为零的匀加速直线运动了0.6s,每经过0.1s,其位移大小之比为1:3:5:7:9:11,共有(1+3+5+7+9+11)份即36份,所以,从右到左,B上表面各相邻小孔之间的距离分别为
S1=$\frac{9+11}{36}$s=0.1m     S2=$\frac{7}{36}$s=0.035m
S3=$\frac{3+5}{36}$s=0.04m      S4=$\frac{1}{36}$s=0.005m,故C错误,D正确;
故选:ABD.

点评 该题是较为复杂的往复运动,要求同学们能正确分析每个过程的受力情况,求出加速度、时间和位移,要求较高,难度较大.

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