如圖甲所示,水平面被豎直線PQ分為左右兩部分,左部分光滑,范圍足夠大,上方存在水平向右的勻強電場.右部分粗糙,一質量為m=2kg,長為L的絕緣體制成的均勻帶電的直棒AB置于水平面上,A端距PQ的距離為S=3m,給棒一個水平向左的初速v0,并以此時作為時間的起點,棒在最初2秒的運動圖象如圖乙所示.2秒末棒的B端剛好進入電場,已知直棒單位長度帶電量為λ=0.1C/m,取重力加速度g=10m/s2
求:(1)直棒的長度;(2)勻強電場的場強E;(3)直棒最終停在何處?

解:(1)由圖信息可知棒加速度a=0.5m/s2,初速v0=2.5m/s,設棒2內秒位移為L1,則s=v0t-at2=4m
而棒B端恰進電場,則棒長L=L1-S=1m
即直棒的長度為1m.
(2)由圖可知棒進入電場后加速度不變,棒受到向右的電場力和減少的摩擦力應該相等.設棒進入電場x,則有
xλE=mgμ 而 a=μg 所以 E==10N/C
即勻強電場的場強E為10N/C.
(3)棒全過程均做勻減速運動,B端恰進入電場時的速度V1,由圖可知V1=1.5m/s.
穿出電場過程- L=mv22-mv12 得v2=1.5m/s
再返回至PQ處時仍為1.5m/s
所以繼續(xù)滑行距離S2滿足:2μgS2=V22 得S2=2.25m
所以直棒最終停下時,A端離PQ2.25m.
分析:(1)根據(jù)圖象求出2s內的位移,然后結合幾何關系求出棒的長度;
(2)由圖象可以知道物體加速度一直不變,說明物體全部進入電場時受到的電場力等于進入前的滑動摩擦力,根據(jù)平衡條件列式求解;
(3)棒在電場中靜止時,電場力不為零,故不會一直不動,在電場外停下時,摩擦力減為零,不再運動.
點評:本題關鍵根據(jù)圖象,得到物體的運動情況,再通過受力分析,結合牛頓第二定律得出物體的受力情況,再進一步確定物體的運動情況.
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求:(1)直棒的長度;(2)勻強電場的場強E;(3)直棒最終停在何處?
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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科目:高中物理 來源: 題型:

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求:(1)直棒的長度;(2)勻強電場的場強E;(3)直棒最終停在何處?

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科目:高中物理 來源:2011年湖北省武漢外國語學校高考物理模擬試卷(4月份)(解析版) 題型:解答題

如圖甲所示,水平面被豎直線PQ分為左右兩部分,左部分光滑,范圍足夠大,上方存在水平向右的勻強電場.右部分粗糙,一質量為m=2kg,長為L的絕緣體制成的均勻帶電的直棒AB置于水平面上,A端距PQ的距離為S=3m,給棒一個水平向左的初速v0,并以此時作為時間的起點,棒在最初2秒的運動圖象如圖乙所示.2秒末棒的B端剛好進入電場,已知直棒單位長度帶電量為λ=0.1C/m,取重力加速度g=10m/s2
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