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    如图，质量为M=4kg的不带电的足够长小车的中间位置放着一个质量为m=1kg、带电量为q=+0.002C的小金属块，金属块与小车间的动摩擦因数为0.1，二者以共同速度v0=1m/s在光滑水平面上向右匀速前进．在距小车右端足够远处有一个挡板，为避免小车与挡板相碰，某时刻在空间加了一个水平向左的场强为E=1000V/m的匀强电场，且该电场存在一段时间后撤去．g取10m/s2，求：
    （1）至少在小车右端距挡板多远处时要加电场？
    （2）求该电场存在的最短时间．
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    分析：（1）加上电场后，滑块做匀减速直线运动，小车受到金属块的摩擦力做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律求出小车的加速度，结合速度位移公式求出加电场时，小车距离挡板的最小距离．
    （2）撤去电场后，金属块做匀减速运动，小车做匀减速运动，当小车到达挡板处速度为零时，金属块的速度也为零．结合牛顿第二定律和运动学公式进行求解．
    解答：解：（1）因为金属块的电场力qE＞μmg，可知滑块相对于小车向左滑动．
    对小车研究，根据牛顿第二定律得：a=
    μmg
    M
    =
    0.1×10
    4
    m/s2=0.25m/s2    ．
    根据速度位移公式得：x=
    v02
    2a
    =
    1
    0.5
    m=2m    ．
    （2）设电场存在的最短时间t′．
    小车减速到零所需的时间：t=
    2x
    a
    =
    2×2
    0.25
    s=4s    ．
    金属块在电场作用下的加速度：a1=
    qE-μmg
    m
    =
    2-1
    1
    m/s2=1m/s2
    撤去电场后的加速度：a2=
    μmg
    m
    =μg=1m/s2    ．
    则金属块先减速到零所需的时间：t1=
    v0
    a1
    =1s    ．
    则金属块返回做匀加速运动的时间为：t′-t1=（t′-1）s．
    根据a1（t′-1）=a2（t-t′）得：t′=2.5s．
    答：（1）至少在小车右端距挡板2m处时要加电场．
    （2）该电场存在的最短时间为2.5s．
    点评：解决本题的关键理清金属块和小车的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解．
    练习册系列答案
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    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）在物理实验中体现了很多的物理研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图象法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等．请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内．
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    ①在“利用打点计时器测速度”的实验中，运用
     
    法，可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度：在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中，分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2，把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置，则F就是F1和F2的合力，实验原理采用的是
     
    法．在“探究平抛运动的规律”的实验中，如图1所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球松开，自由下落，A、B两球同时开始运动，观察到两球同时落地．运用
     
    法，可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
    ②图象法是物理实验中一种重要的研究方法．在研究加速度与外力（质量m一定）的关系、验证机械能守恒定律、探究弹
    力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中，某同学正确作出了三个实验的相关图象，如图2中A、B、C所示．根据坐标轴代表的物理量判断，A实验的图象“斜率”表示
     
    ；B实验图象的“斜率”表示
     
    ；C实验图象的“斜率”表示
     
    ．
    （2）某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
    A．电源E（电动势为4.5V）
    B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4kΩ）
    C．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
    D．电流表A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
    E．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流1A）
    F．滑动变阻器R2（最大阻值2kΩ，额定电流100mA）
    ①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用
     
    ，滑动变阻器应选用
     
    ．（填所选仪器前的字母序号）．
    ②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内（小电风扇的电路符号如图3所示）．
    ③操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图4所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为
     
    ，正常工作时的发热功率为
     
    ，机械功率为
     
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：阅读理解

    （1）①甲、乙、丙、丁四位同学在使用不同精度的游标卡尺和螺旋测微器测量物体的长度时，分别测量的结果如下：
    甲同学：使用游标为50分度的卡尺，读数为12.045cm
    乙同学：使用游标为10分度的卡尺，读数为12.04cm
    丙同学：使用游标为20分度的卡尺，读数为12.045cm
    丁同学：使用精度为“0.01mm”的螺旋测微器，读数为12.040mm
    从这些实验数据中可以看出读数肯定有错误的是
    甲
    甲
    同学．
    ②如图甲所示的装置测定弹簧的劲度系数，被测弹簧一端固定于A点，另一端B用细绳绕过定滑轮悬挂钩码，旁边竖直固定一最小刻度为mm的刻度尺，当挂两个钩码时，绳上一定点P对应刻度如图乙ab虚线所示，再增加一个钩码后，P点对应刻度如图乙cd虚线所示，已知每个钩码质量为50g，重力加速度g=9.80m/s2，则被测弹簧的劲度系数为
    70
    70
    N/m，挂三个钩码时弹簧的形变量为
    2.10
    2.10
    cm．

    （2）为了确定一卷金属漆包线的长度，可通过测定其电阻值和去掉漆层后金属导线的直径来实现．现仅有下列器材：
    A、待测漆包线：电阻值RL在40～50Ω之间，其材料的电阻率ρ=1.7×10-8Ω?m；
    B、毫安表mA：量程1mA，内阻RA=50Ω；  C、电压表V：量程6V，内阻RV=4kΩ；
    D、电源E：电动势约9V，内阻不计；     E、滑动变阻器R：阻值范围0～10Ω；
    F、螺旋测微器，开关S，导线若干．
    ①若这卷漆包线的电阻值为RL，金属导线的直径为d，金属电阻率为ρ，则这卷漆包线的长度L=
    πd2RL
    4ρ
    πd2RL
    4ρ
    （用RL、d、ρ表示）．
    ②为了尽可能准确地测定RL，要求两电表指针偏转至少达到满刻度的一半．同学们设计了以下四种不同的电路，其中合理的是
    C
    C
    ．

    ③实验中测得d=0.200mm，按合理的接法测量时，毫安表和电压表的示数如图丙所示，则毫安表的读数为
    0.60
    0.60
     mA，电压表的读数
    4.8
    4.8
     V，可求得该卷漆包线的长度 L=
    92
    92
     m．

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    科目：高中物理 来源： 题型：013

    两个完全相同的, 劲度系数为k的弹簧, 它们一端分别固定在车上, 另一端固定在质量为m的小球上(如图), 开始时, 两弹簧无形变, 不计摩擦力和弹簧质量, 当小车以加速度a沿水平方向运动时, 小球离原来位置的距离为

    [　　]

    A.ma/k　　B.ma/2k　　C.0　　D.ma/4k

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    科目：高中物理 来源：2012-2013学年山东省菏泽市高三5月份模拟试卷（解析版） 题型：实验题

    （13分）（1）在物理实验中体现了很多的物理研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图像法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等。请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内。

    ①在“利用打点计时器测速度”的实验中，运用      法，可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度：在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中，分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2，把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置，则F就是F1和F2的合力，实验原理采用的是        法。在“探究平抛运动的规律”的实验中，如图所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球松开，自由下落，A、B两球同时开始运动，观察到两球同时落地。运用      法，可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。

    ②图象法是物理实验中一种重要的研究方法。在研究加速度与外力（质量m一定）的关系、验证机械能守恒定律、探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中，某同学正确作出了三个实验的相关图象，如图中A、B、C所示。根据坐标轴代表的物理量判断，A实验的图象“斜率”表示          ；B实验图象的“斜率”表示           ；C实验图象的“斜率”表示            。

    （2）某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W。某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线。实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：

    A．电源E（电动势为4.5V）                             

    B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4k）

    C．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为0.2）

    D．电流表A2(量程3A，内阻约0.05);

    E．滑动变阻器R1（最大阻值10,额定电流1A）

    F．滑动变阻器R2（最大阻值2k,额定电流100mA）

    ①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用   ，滑动变阻器应选用     。（填所选仪器前的字母序号）。

    ②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内（小电风扇的电路符号如图所示）。

    ③操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动。该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为     ，正常工作时的发热功率为    ，机械功率为    。

     

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    科目：高中物理 来源：2013年山东省菏泽市高考物理二模试卷（解析版） 题型：解答题

    （1）在物理实验中体现了很多的物理研究方法，如理想实验法、控制变量法、极限思维法、图象法、类比法、科学假说法、微小量放大法与等效替代法等．请把合适的方法或正确的答案填在相应的空格内．

    ①在“利用打点计时器测速度”的实验中，运用______法，可以利用打点计时器打出的纸带测算出某点的瞬时速度：在“探究互成角度的两个力的合成”的实验中，分别用一个力F或两个互成角度的F1、F2，把一个一端固定的橡皮筋拉伸到同一位置，则F就是F1和F2的合力，实验原理采用的是______法．在“探究平抛运动的规律”的实验中，如图1所示，用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球松开，自由下落，A、B两球同时开始运动，观察到两球同时落地．运用______法，可以判定平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
    ②图象法是物理实验中一种重要的研究方法．在研究加速度与外力（质量m一定）的关系、验证机械能守恒定律、探究弹
    力大小与弹簧伸长量之间的关系三个实验中，某同学正确作出了三个实验的相关图象，如图2中A、B、C所示．根据坐标轴代表的物理量判断，A实验的图象“斜率”表示______；B实验图象的“斜率”表示______；C实验图象的“斜率”表示______．
    （2）某一小型电风扇额定电压为4.0V，额定功率为2.4W．某实验小组想通过实验描绘出小电风扇的伏安特性曲线．实验中除导线和开关外，还有以下器材可供选择：
    A．电源E（电动势为4.5V）
    B．电压表V（量程为0～5V，内阻约为4kΩ）
    C．电流表A1（量程为0～0.6A，内阻约为0.2Ω）
    D．电流表A2（量程3A，内阻约0.05Ω）；
    E．滑动变阻器R1（最大阻值10Ω，额定电流1A）
    F．滑动变阻器R2（最大阻值2kΩ，额定电流100mA）
    ①为了便于调节，减小读数误差和系统误差，实验中所用电流表应选用______，滑动变阻器应选用______．（填所选仪器前的字母序号）．
    ②请你为该小组设计实验电路，并把电路图画在虚线内（小电风扇的电路符号如图3所示）．
    ③操作过程中发现，小电风扇通电后受阻力作用，电压表读数小于0.5V时电风扇没启动．该小组测绘出的小电风扇的伏安特性曲线如图4所示，由此可以判定，小电风扇的电阻为______，正常工作时的发热功率为______，机械功率为______．

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