分析 (1)对物块由牛顿第二定律和运动学公式求速度
(2)I区域内和离开Ⅰ区域后对木板应用牛顿第二定律和运动学方程求作用边界的距离
(3)物块与木板不能相对静止,物块的加速度大小等于a1,且物块做匀减速运动至速度为零,由运动学规律求解.
解答 解:(1)物块在Ⅰ区域内电场对其加速,带动木板向右加速
物块受到电场力F=Eq=3N
设物块能与木板一起加速,则F=(M+m)a
解得 a=1m/s2
而木板受摩擦力产生的最大加速度am=$\frac{μmg}{M}$=$\frac{0.1×1×10}{2}$=0.5m/s2
说明不能一起加速而是分别加速,则物块的加速度a1=$\frac{F-μmg}{m}$=$\frac{3-0.1×1×10}{1}$=2m/s 2
木板的加速度为a2=am=0.5m/s2
物块向右加速的距离为L=1m 获得的速度为v1=$\sqrt{2{a_1}L}$=$\sqrt{2×2×1}$=2m/s
(2)物块离开Ⅰ区域时,木板已获得的速度v2
由(1)的部分分析可得v2=${a_2}\frac{v_1}{a_1}$=$\frac{0.5×2}{2}$=0.5m/s
物块与木板在两个电场之间的空区内相对滑动,到物块刚进入Ⅱ区域时,物块与木板速度刚好相同,说明此时相对静止,在该空区相对滑动过程中,物块的加速度大小
a3=μg=0.1×10=1m/s2
木板的加速度仍为a2,设在空区运动的时间为t,达到速度相等v1-a3t=v2+a2t
解得t=1s
此阶段物块发生的位移即为两区域间边界距离d,
d=v1t-$\frac{1}{2}$a3t2=2×$1+\frac{1}{2}×1×{1}^{2}$=1.5m
(3)物块刚进入Ⅱ区域时速度为为v=v1-a3t=2-1×1=1m/s,
由(1)的分析可知,此时物块与木板不能相对静止,物块的加速度大小等于a1,且物块做匀减速运动至速度为零
设此阶段的位移为x,则x=$\frac{v^2}{{2{a_1}}}$=$\frac{{1}^{2}}{2×2}$=0.25m
物块向右运动的总距离为L+d+x=1+1.5+0.25=2.75m
答:(1)物块刚离开Ⅰ区域时,物块的速度2m/s;
(2)若物块刚进入Ⅱ区域时,物块与木板速度刚好相同,两个区域边界距离d为1.5m;
(3)物块从静止位置至向右滑动的最远距离2.75m.
点评 对物块分过程分析受力,应用牛顿第二定律和运动学公式联合求解,注意分析最后物块停止的位置,题目难度较大.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 甲物体的加速度大于乙物体的加速度 | |
B. | 甲物体的速度一直大于乙物体的速度 | |
C. | 两图线相交于P点,表示此时两物体的速度大于相同但方向不同 | |
D. | 两图线相交于P点,表示此时两物体的速度大小和方向均相同 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 在轨道Ⅱ上的周期比地球自转周期大 | |
B. | 在轨道Ⅱ上的速度比在轨道Ⅰ上任意一点的速度大 | |
C. | 在轨道Ⅱ上的加速度比在轨道Ⅰ上任意一点的加速度大 | |
D. | 在轨道Ⅱ上的机械能比在轨道Ⅰ上任意一点的机械能大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 电场力对物体所做的功等于△Ek | B. | 物体克服重力做的功等于△Ep | ||
C. | 合外力对物体做的功等于△Ek | D. | 电场力所做的功等于△Ek+Q |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 物体的重力势能减少mgh | B. | 物体的机械能保持不变 | ||
C. | 物体的动能增加了2mgh | D. | 物体的机械能增加2mgh |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 法拉第首先提出用电场线描绘抽象的电场这种形象化的研究方法 | |
B. | 牛顿首次提出“提出假说,数学推理,实验验证,合理外推”的科学推理方法 | |
C. | 用质点来代替有质量的物体是采用了理想模型的方法 | |
D. | 场强表达式E=$\frac{F}{q}$和加速度表达式a=$\frac{F}{m}$都是利用比值法得到的定义式 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | A点电荷一定带正电 | B. | EM>EN | ||
C. | φM>φN | D. | 若质子从N运动到M,电场力做正功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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