Question

【題目】如圖所示為一個實驗室模擬貨物傳送的裝置，A是一個表面絕緣、質量為M＝2 kg的長板車，車置于光滑的水平面上，在車左端放置一質量為m＝1 kg、帶電荷量為q＝＋1×10－2 C的絕緣小貨物B，在裝置所在空間內有一水平勻強電場，可以通過開關控制其大小及方向。先產生一個方向水平向右、大小E1＝3×102 N/C的電場，車和貨物開始運動，2 s后，改變電場，電場大小變為E2＝1×102 N/C，方向向左，一段時間后，關閉電場，關閉電場時車右端正好到達目的地，貨物到達車的最右端，且車和貨物的速度恰好為零。已知貨物與車間的動摩擦因數μ＝0.1，車不帶電，貨物體積大小不計，g取10 m/s2，求第二次電場作用的時間。

Answer 1

【答案】6 s

【解析】因為車最大加速度=0.5m/s2

貨物和車若以相同加速度一起運動，=1m/s2>a2

所以，貨物和車不可能以相同加速度一起運動

貨物=2m/s2

車=0.5m/s2

經t1=2s貨物運動x1==4m

車運動x2==1m

貨物v1=a1t1=2×2 m/s =4m/s，向右

車v2=a2t1=0.5×2 m/s =1m/s，向右

經2秒后，貨物做勻減速運動，=2m/s2，向左

車加速度不變，仍為a2=0.5m/s2，向右

當兩者速度相等時，共同速度為v=v1-t2，v=v2+ a2t2

t2=1.2s，v=1.6m/s

以后因為若物和車若以相同加速度一起運動，=m/s2< a2

所以貨物和車一起作為整體向右做勻減速直到速度都為0

貨物和車獲得共同速度至停止運動用時=4.8s

第二次電場作用時間為t=t2+t3=6s