Question

13．如图所示，在O处放一个与水平地面绝缘的物块，物块质量m=1g，带电量q=-2×10^-8C且电荷量始终保持不变、与水平面之间的动摩擦因数μ=0.2．空间存在水平向右的匀强电场，场强大小E=2×10⁵N/C．现给物块一个向右的初速度大小为v₀=12m/s，（g=10m/s²）求：
（1）物块运动的时间？
（2）物块最终停止时的位置．

Answer 1

分析 物体刚开始受到向左的电场力和向左的滑动摩擦力，根据牛顿第二定律求出加速度，因为电场力小于滑动摩擦力，所以物体做匀减速直线运动，速度为零后处于静止状态，根据匀变速直线运动速度时间公式和位移时间公式的即可求解．

解答 解：（1）根据题意列方程得：${F}_{电}^{\;}+{F}_{f}^{\;}=ma$
${F}_{电}^{\;}=Eq$=$2×1{0}_{\;}^{-8}×2×1{0}_{\;}^{5}=4×1{0}_{\;}^{-3}N$
${F}_{f}^{\;}=μ{F}_{N}^{\;}$=$0.2×1×1{0}_{\;}^{-3}×10=2×1{0}_{\;}^{-3}N$
$a=\frac{{F}_{电}^{\;}+{F}_{f}^{\;}}{m}=\frac{4×1{0}_{\;}^{-3}+2×1{0}_{\;}^{-3}}{1×1{0}_{\;}^{-3}}=6m/{s}_{\;}^{2}$
由$0={v}_{0}^{\;}+at$
代入数据：0=12+（-6）t
得t=2s
（2）由$0-{v}_{0}^{2}=2ax$
代入数据：$0-1{2}_{\;}^{2}=2×（-6）x$
得x=12m，物体最终停止在O点右侧12m处
答：（1）物块运动的时间为2s
（2）物块最终停止时的位置在O点右侧12m处

点评 该题主要考查了牛顿第二定律及匀变速直线运动基本公式的应用，要求同学们能正确对物体进行受力分析，注意在运动到最右端时，电场力小于摩擦力，此时物体处于静止状态．