Question

【题目】一个带电荷量的物体放在绝缘的水平地面上，如图甲所示，空间若加上水平方向的变化电场，其加速度随电场力变化的图像如图乙所示.现从静止开始计时， 改用图丙中周期性变化的水平电场作用.(g取10m/s2)

(1)求物体的质量及物体与地面间的动摩擦因数；

(2)在如图丙所示周期性变化的水平电场作用下，求物体在一个周期内的位移大小；

(3)在如图丙所示周期性变化的水平电场作用下，求25s内电场力对物体所做的功.

Answer 1

【答案】(1) m=4kg， μ=0.1(2)8m(3)204J

【解析】

（1）由牛顿第二定律得

F-μmg=ma.

结合图像

μg=1

得

m=4kg， μ=0.1

（2）0-2s内，由牛顿第二定律得

F1-μmg=ma1

又

F1=E1q

则

a1=2 m/s2

前2s内通过的位移为：

x1==4m

2-4s内，由牛顿第二定律得：

F2-μmg=ma2

又

F2=E2q

则

a2=-2 m/s2

2—4s内，物体做匀减速运动，t=4 s时速度恰好为0 ，故一个周期内的位移为:

x=2x1=8m.

（3）25s内物体在E1作用下的位移为6x1+1，在E2作用下的位移为6x1

W1=E1q×（6x1+1）=300J.

W2=-E2q×6x1=-96J.

即25s内电场力做功为

W=W1+W2=204J