Question

【题目】如图所示，为一个实验室模拟货物传送的装置，A是一个表面绝缘质量为1kg的小车，小车置于光滑的水平面上，在小车左端放置一质量为0.1kg带电量为q=1×10C的绝缘货柜，现将一质量为0.9kg的货物放在货柜内．在传送途中有一水平电场，可以通过开关控制其有、无及方向．先产生一个方向水平向右，大小E1=3×10N/m的电场，小车和货柜开始运动，作用时间2s后，改变电场，电场大小变为E2=1×10N/m，方向向左，电场作用一段时间后，关闭电场，小车正好到达目的地，货物到达小车的最右端，且小车和货物的速度恰好为零．已知货柜与小车间的动摩擦因数=0.1，（小车不带电，货柜及货物体积大小不计，g取10m/s）求：

(1)第二次电场作用的时间；

(2)小车的长度；

(3)小车右端到达目的地的距离．

Answer 1

【答案】(1)t=6s (2) (3)

【解析】

(1)因为车最大加速度货物和车若以相同加速度一起运动

所以，货物和车不可能以相同加速度一起运动．

货物

车

经t1=2s货物运动

车运动

货物V1=a1t1=2×2=4m/s向右

车V2=a2t1=0.5×2=1m/s向右

经2秒后，货物作匀减速运动向左

车加速度不变，仍为a2=0.5m/s2向右，

当两者速度相等时：

共同速度为V=V1—a1′t2 V=V2+a2′t2

t2=

V=m/s

以后因为若物和车若以相同加速度一起运动，

所以货物和车一起作为整体向右作匀减速直到速度都为0.

货物和车获得共同速度至停止运动用时

第二次电场作用时间为t=t2+t3=6s

(2)由题意，可得，当货物和车速度相等时，货物恰好移到车的最右端．车在t2时间内位移S3=V2t2+a2t22=m=1.56m

货物在t2时间内位移为S4=V1t2—a1′t22=m=3.36m

车长度L=S1-S2+S4-S3=m=4.8m

(或用能量守恒qE1S1-qE2S4=L=m