如图甲所示,水平面被竖直线PQ分为左右两部分,左部分光滑,范围足够大,上方存在水平向右的匀强电场.右部分粗糙,一质量为m=2kg,长为L的绝缘体制成的均匀带电的直棒AB置于

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图甲所示,水平面被竖直线PQ分为左右两部分,左部分光滑,范围足够大,上方存在水平向右的匀强电场.右部分粗糙,一质量为m=2kg,长为L的绝缘体制成的均匀带电的直棒AB置于水平面上,A端距PQ的距离为S=3m,给棒一个水平向左的初速v0,并以此时作为时间的起点,棒在最初2秒的运动图象如图乙所示.2秒末棒的B端刚好进入电场,已知直棒单位长度带电量为λ=0.1C/m,取重力加速度g=10m/s2
求:(1)直棒的长度;(2)匀强电场的场强E;(3)直棒最终停在何处?

魔方格

◎ 答案

(1)由图信息可知棒加速度a=0.5m/s2,初速v0=2.5m/s,设棒2内秒位移为L1,则s=v0t-
1
2
at2=4m
而棒B端恰进电场,则棒长L=L1-S=1m
即直棒的长度为1m.
(2)由图可知棒进入电场后加速度不变,棒受到向右的电场力和减少的摩擦力应该相等.设棒进入电场x,则有
xλE=
x
L
mgμ  而 a=μg    所以 E=
mgμ
λL
=10N/C
即匀强电场的场强E为10N/C.
(3)棒全过程均做匀减速运动,B端恰进入电场时的速度V1,由图可知V1=1.5m/s.
穿出电场过程
λEL
2
-
mgμ
2
 L=
1
2
mv22-
1
2
mv12  得v2=1.5m/s
再返回至PQ处时仍为1.5m/s
所以继续滑行距离S2满足:2μgS2=V22 得S2=2.25m 
所以直棒最终停下时,A端离PQ2.25m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图甲所示,水平面被竖直线PQ分为左右两部分,左部分光滑,范围足够大,上方存在水平向右的匀强电场.右部分粗糙,一质量为m=2kg,长为L的绝缘体制成的均匀带电的直棒AB置于…”主要考查了你对  【匀变速直线运动的位移与时间的关系】,【匀变速直线运动】,【共点力的平衡】,【牛顿第二定律】,【动能定理】,【电场强度的定义式】  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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