题目内容
【题目】如图所示,与水平方向成θ=37°角的传送带以速度v0=3m/s顺时针匀速转动,传送带两端AB的距离足够长,传送带下端A点与一水平面平滑相接,在空间中所有区域存在一与水平方向夹角θ=37°,方向与传送带平行的匀强电场,场强大小E=10N/C.有一质量为m=2kg,带电量q=+0.5C的小物块放于距A点x1=10.125m的P点静止释放.物块与水平面间的动摩擦因数μ1=2/17.物块与传送带的动摩擦因数为μ2=1/8,物块在水平面及传送带上运动时,所有接触面均绝缘,物块在运动过程中电量不变,经过A点动能不损失,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
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(1)物块在电场中所受电场力的大小;
(2)物块首次运动到A点时的速度大小.
(3)物块在传送带上向上运动到最高点过程中产生的摩擦热Q;
【答案】(1)5N (2)4.5m/s (3)4.1J
【解析】试题分析:根据电场力公式
即可求出电场力;对滑块从P到A过程,根据动能定理列式求解速度;对滑块沿着传送带上升过程中不同阶段,根据牛顿第二定律列式求解加速度,根据运动学公式列式求解时间并求出相对位移,根据Q=f△S求解系统摩擦产生的热量。
(1)根据电场力公式
,代入数据可得电场力为:F= 5N。
(2)对滑块从P到A过程中
根据动能定理:
代入数据解得到达A点时的速度大小为:vA=4.5m/s
(3)物块在与传送带共速前,根据牛顿第二定律:
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代入数据解得:a1=4.5m/s2
运动时间为:![]()
相对运动的路程为:![]()
共速后,继续匀加速运动,根据牛顿第二定律:
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代入数据解得:a2=2.5m/s2
运动时间为:![]()
相对运动的路程为: ![]()
所以产生的热量为: ![]()
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