如图所示,一块质量均匀、水平放置的绝缘平板长2m,其左端A靠在竖直墙面上,中心C固定在高1m的支架上,支架下端与水平固定转轴O连接,平板可绕转动轴O沿顺时针方向翻转.在平

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 力矩的平衡/2022-10-24 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一块质量均匀、水平放置的绝缘平板长2m,其左端A靠在竖直墙面上,中心C固定在高1m的支架上,支架下端与水平固定转轴O连接,平板可绕转动轴O沿顺时针方向翻转.在平板A点处有一质量为0.1kg的带正电小物体M以初速v0开始向右运动,物体与平板间的动摩擦因数μ=0.2.试求:
(1)为使平板不翻倒,物体的初速v0的最大值.
(2)若物体所带电量q=10-5C,在整个空间加场强为E=3×104 N/C、水平向左的匀强电场,则为使平板不翻倒,物体的初速v0的最大值又可以为多少?
(3)与(2)条件相同,若物体的初速v0=2m/s,物体与墙面碰撞时能量不损失,则当物体最终停止时,运动的总路程为多少?
魔方格

◎ 答案

(1)设为使平板不翻倒,物体向右滑行的最大距离为s.
平板刚要翻倒时,由力矩平衡条件得  mg(LAC-s)=μmgLOC      
解得  s=0.8m      
物体的加速度大小为a=
μmg
m
=μg=2m/s2
则 v0

2as
=

3.2
m/s       
(2)在整个空间加场强为E=3×104 N/C、水平向左的匀强电场时,物体受到了水平向左的电场力,此时加速度为a′=
μmg+qE
m
=5m/s2           
则v0′≤

2a′s
=

8
m/s             
(3)对于整个运动过程,运用动能定理得:
-μmgS=0-
1
2
mv2               
解得,S=1m                     
答:
(1)为使平板不翻倒,物体的初速v0的最大值是

3.2
m/s

(2)为使平板不翻倒,物体的初速v0的最大值又可以为

8
m/s.
(3)当物体最终停止时,运动的总路程为1m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一块质量均匀、水平放置的绝缘平板长2m,其左端A靠在竖直墙面上,中心C固定在高1m的支架上,支架下端与水平固定转轴O连接,平板可绕转动轴O沿顺时针方向翻转.在平…”主要考查了你对  【力矩的平衡】,【牛顿第二定律】,【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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