◎ 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？

◎ 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。