如图所示,小车质量M=8kg,带电荷量q=+3×10-2C,置于光滑水平面上,水平面上方存在方向水平向右的匀强电场,场强大小E=2×102N/C.当小车向右的速度为3m/s时,将一个不带电、可视为质点的绝缘物块轻放在小车右端,物块质量m=1kg,物块与小车表面间动摩擦因数μ=0.2,小车足够长,g取10m/s2.求:
(1)物块相对小车滑动时物块和小车的加速度;
(2)物块相对小车滑动的时间;
(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能;
(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量.
网友回答
解:(1)物块放上后,小车向右做匀加速运动?
物块向右做匀加速运动
(2)设滑块在小车滑行时间t1
∴v1+a1t1=a2t1???????t1=2s????????????????????????????????????
(3)物块在车上相对车滑行距离△S=S车-S物==3(m)
∴Q=f△S=μmg?△S=6J??????????????????????????????????????????????
(4)当物块与小车相对静止时,共同运动加速度
当物块与小车相对静止时,共同运动的速度?v=v1+a1t1=4m/s???
△Ep减少=W电=qE?(S1+S2)=6×22=132J???????????????
答:(1)小车的加速度为0.5m/s2,物块的加速度为2m/s2.
(2)物块相对小车滑动的时间为2s.
(3)物块在小车上滑动过程中系统因摩擦产生的内能为6J.
(4)从滑块放在小车上后5s内小车电势能的变化量为132J.
解析分析:(1)分别对物块和小车运用牛顿第二定律,求出加速度的大小.
(2)当物块与小车速度相同时,两者之间不发生相对滑动,结合运动学公式,抓住速度相等,求出相对滑动的时间.
(3)运用运动学公式求出物体相对于小车的位移,从而求出产生的热量.
(4)小车在5s内以不同的加速度做匀加速直线运动,通过运动学公式求出小车在5s内的位移,结合电场力做功等于电势能的减小量求出小车电势能的变化量.
点评:本题综合考查了牛顿第二定律、运动学公式、功能关系,关键理清运动过程,结合运动学公式进行求解.