Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為m=1kg，電量q=+10-4C的物塊（可以看成質(zhì)點(diǎn)），放置在質(zhì)量M=2kg足夠長(zhǎng)的絕緣木板中間物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.1，木板放置在光滑的水平地面上.在地面上方存在兩個(gè)具有理想邊界的電場(chǎng)區(qū)，兩區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，均為E=3×104V/m，寬度均為L=1m，邊界距離為d，Ⅰ區(qū)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向水平向右，Ⅱ區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向水平向左。將物塊與木板從圖示位置（物塊在區(qū)內(nèi)的最左邊）由靜止釋放，已知在整個(gè)過(guò)程中物塊不會(huì)滑離木板。取g=10m/s2。

(1)在物塊剛離開(kāi)Ⅰ區(qū)域時(shí)，物塊的速度多大?

(2)若物塊剛進(jìn)入Ⅱ區(qū)域時(shí)，物塊與木板的速度剛好相同，求兩電場(chǎng)區(qū)的邊界距離d；

(3)物塊與木板最終停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，求它們相對(duì)滑動(dòng)的路程。

Answer 1

【答案】(1)2m/s；(2)1.5m；(3)3m

【解析】

(1) 對(duì)物塊由牛頓第二定律

:

由

得

物塊剛離開(kāi)Ⅰ區(qū)域時(shí)，物塊的速度

(2) Ⅰ區(qū)域內(nèi)，對(duì)木板

物塊到達(dá)Ⅰ區(qū)域邊緣處，木板的速度

離開(kāi)Ⅰ區(qū)域后，對(duì)物塊

對(duì)木板

當(dāng)物塊與木板達(dá)到共同速度時(shí)

得

t2=1s

兩電場(chǎng)區(qū)邊界距離為

(3)由于

所以物塊與木板最終只能停在兩作用區(qū)之間，由全過(guò)程能量守恒與轉(zhuǎn)化規(guī)律

得它們相對(duì)滑動(dòng)的路程