Question

如圖1所示，一個質(zhì)量為0.1kg、電荷量為+1.0×10^-6C的小滑塊B，放在足夠長的粗糙絕緣板A上．用手托住A置于水平向左的勻強(qiáng)電場中，保持A板水平，A、B均靜止．現(xiàn)將板A從圖中位置P豎直向上托至Q處，其運(yùn)動的速度隨時間變化的圖線如圖2所示，由于板A的運(yùn)動，滑塊B相對于板A滑動，在板A從位置P運(yùn)動到Q處的時間內(nèi)，B相對于A運(yùn)動了0.02m，板A靜止后，滑塊B繼續(xù)在板A上運(yùn)動了0.02m．取g=10m/s²，求：
（1）絕緣板A從P到Q的兩個運(yùn)動過程中的加速度大小分別為多少？
（2）滑塊B與板A間的動摩擦因數(shù)以及電場強(qiáng)度的大�。�

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)v-t的圖象，結(jié)合加速度的定義式：即可計算出兩個加速度；
（2）物塊B運(yùn)動的時間、位移已知，屬于已知物體的運(yùn)動求物體的受力，應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)的方程，求得物塊B運(yùn)動的加速度，再對B進(jìn)行受力分析，結(jié)合受力分析求得滑塊B與板A間的動摩擦因數(shù)以及電場強(qiáng)度的大�。�
解答：解：（1）設(shè)絕緣板A勻加速和勻減速運(yùn)動過程中的加速度大小分別為a₁和a₂，由絕緣板A運(yùn)動的速度隨時間變化的圖象2可知，加速運(yùn)動的時間t₁=0.8s，減速運(yùn)動的時間為t₂=0.2s，
所以：加速過程中：
減速過程中：  
（2）以滑塊B為研究對象：
分析：當(dāng)板A做勻加速運(yùn)動時，滑塊B處于超重狀態(tài)，滑塊B不會相對于A板滑動，當(dāng)板A做勻減速運(yùn)動時，滑塊B處于失重狀態(tài)而滑動，設(shè)滑塊B在水平方向的加速度為a₃，
由題意得：
代入數(shù)據(jù)解得：
受力分析如圖1所示：


水平方向：F_E-f₁=ma₃
豎直方向：mg-N₁=ma₂
又f₁=μN(yùn)₁
代人數(shù)據(jù)得：N₁=0.5N
所以，A板靜止時，滑塊B的速度：v_B=a₃t₂=1.0×0.2m/s=0.2m/s
板A靜止后，滑塊B做勻減速直線運(yùn)動，設(shè)滑塊B在水平方向的加速度為a₄，
由題意得：
代入數(shù)據(jù)解得：
受力分析如圖2所示：
水平方向：F_E-f₂=ma₄
豎直方向：mg-N₂=0
又：f₂=μN(yùn)₂
代入數(shù)據(jù)解得：N₂=1.0N
聯(lián)立方程（1）、（2）得：μ=0.4；   N/C=3×10⁵N/C
答：（1）絕緣板A從P到Q的兩個運(yùn)動過程中的加速度大小分別為；；
（2）滑塊B與板A間的動摩擦因數(shù)μ=0.4，電場強(qiáng)度的大小3×10⁵N/C．
點評：該題屬于已知物體的運(yùn)動求物體的受力的類型，正確分析物體的加速度是解題的關(guān)鍵．