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M＝2 kg的長(zhǎng)板車(chē)，車(chē)置于光滑的水平面上，在車(chē)左端放置一質(zhì)量為m＝1 kg、帶電荷量為q＝＋1×10－2 C的絕緣小貨物B，在裝置所在空間內(nèi)有一水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制其大小及方向。先產(chǎn)生一個(gè)方向水平向右、大小E1＝3×102 N/C的電場(chǎng)，車(chē)和貨物開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，2 s后，改變電場(chǎng)，電場(chǎng)大小變?yōu)?/span>E2＝1×102 N/C，方向向左，一段時(shí)間后，關(guān)閉電場(chǎng)，關(guān)閉電場(chǎng)時(shí)車(chē)右端正好到達(dá)目的地，貨物到達(dá)車(chē)的最右端，且車(chē)和貨物的速度恰好為零。已知貨物與車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，車(chē)不帶電，貨物體積大小不計(jì)，g取10 m/s2，求第二次電場(chǎng)作用的時(shí)間。

Answer 1

【答案】6 s

【解析】因?yàn)檐?chē)最大加速度=0.5m/s2

貨物和車(chē)若以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)，=1m/s2>a2

所以，貨物和車(chē)不可能以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)

貨物=2m/s2

車(chē)=0.5m/s2

經(jīng)t1=2s貨物運(yùn)動(dòng)x1==4m

車(chē)運(yùn)動(dòng)x2==1m

貨物v1=a1t1=2×2 m/s =4m/s，向右

車(chē)v2=a2t1=0.5×2 m/s =1m/s，向右

經(jīng)2秒后，貨物做勻減速運(yùn)動(dòng)，=2m/s2，向左

車(chē)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-t2，v=v2+ a2t2

t2=1.2s，v=1.6m/s

以后因?yàn)槿粑锖蛙?chē)若以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)，=m/s2< a2

所以貨物和車(chē)一起作為整體向右做勻減速直到速度都為0

貨物和車(chē)獲得共同速度至停止運(yùn)動(dòng)用時(shí)=4.8s

第二次電場(chǎng)作用時(shí)間為t=t2+t3=6s