Question

【題目】如圖所示，為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室模擬貨物傳送的裝置，A是一個(gè)表面絕緣質(zhì)量為1kg的小車，小車置于光滑的水平面上，在小車左端放置一質(zhì)量為0.1kg帶電量為q=1×10C的絕緣貨柜，現(xiàn)將一質(zhì)量為0.9kg的貨物放在貨柜內(nèi)．在傳送途中有一水平電場(chǎng)，可以通過開關(guān)控制其有、無及方向．先產(chǎn)生一個(gè)方向水平向右，大小E1=3×10N/m的電場(chǎng)，小車和貨柜開始運(yùn)動(dòng)，作用時(shí)間2s后，改變電場(chǎng)，電場(chǎng)大小變?yōu)?/span>E2=1×10N/m，方向向左，電場(chǎng)作用一段時(shí)間后，關(guān)閉電場(chǎng)，小車正好到達(dá)目的地，貨物到達(dá)小車的最右端，且小車和貨物的速度恰好為零．已知貨柜與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.1，（小車不帶電，貨柜及貨物體積大小不計(jì)，g取10m/s）求：

(1)第二次電場(chǎng)作用的時(shí)間；

(2)小車的長(zhǎng)度；

(3)小車右端到達(dá)目的地的距離．

Answer 1

【答案】(1)t=6s (2) (3)

【解析】

(1)因?yàn)檐囎畲蠹铀俣?/span>貨物和車若以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)

所以，貨物和車不可能以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)．

貨物

車

經(jīng)t1=2s貨物運(yùn)動(dòng)

車運(yùn)動(dòng)

貨物V1=a1t1=2×2=4m/s向右

車V2=a2t1=0.5×2=1m/s向右

經(jīng)2秒后，貨物作勻減速運(yùn)動(dòng)向左

車加速度不變，仍為a2=0.5m/s2向右，

當(dāng)兩者速度相等時(shí)：

共同速度為V=V1—a1′t2 V=V2+a2′t2

t2=

V=m/s

以后因?yàn)槿粑锖蛙嚾粢韵嗤�加速度一起運(yùn)動(dòng)，

所以貨物和車一起作為整體向右作勻減速直到速度都為0.

貨物和車獲得共同速度至停止運(yùn)動(dòng)用時(shí)

第二次電場(chǎng)作用時(shí)間為t=t2+t3=6s

(2)由題意，可得，當(dāng)貨物和車速度相等時(shí)，貨物恰好移到車的最右端．車在t2時(shí)間內(nèi)位移S3=V2t2+a2t22=m=1.56m

貨物在t2時(shí)間內(nèi)位移為S4=V1t2—a1′t22=m=3.36m

車長(zhǎng)度L=S1-S2+S4-S3=m=4.8m

(或用能量守恒qE1S1-qE2S4=L=m