题文
如图甲所示,水平面被竖直线PQ分为左右两部分,左部分光滑,范围足够大,上方存在水平向右的匀强电场.右部分粗糙,一质量为m=2kg,长为L的绝缘体制成的均匀带电的直棒AB置于水平面上,A端距PQ的距离为S=3m,给棒一个水平向左的初速v0,并以此时作为时间的起点,棒在最初2秒的运动图象如图乙所示.2秒末棒的B端刚好进入电场,已知直棒单位长度带电量为λ=0.1C/m,取重力加速度g=10m/s2.
求:(1)直棒的长度;(2)匀强电场的场强E;(3)直棒最终停在何处?
题型:未知 难度:其他题型
答案
(1)由图信息可知棒加速度a=0.5m/s2,初速v0=2.5m/s,设棒2内秒位移为L1,则s=v0t-12at2=4m
而棒B端恰进电场,则棒长L=L1-S=1m
即直棒的长度为1m.
(2)由图可知棒进入电场后加速度不变,棒受到向右的电场力和减少的摩擦力应该相等.设棒进入电场x,则有
xλE=xLmgμ 而 a=μg 所以 E=mgμλL=10N/C
即匀强电场的场强E为10N/C.
(3)棒全过程均做匀减速运动,B端恰进入电场时的速度V1,由图可知V1=1.5m/s.
穿出电场过程λEL2-mgμ2 L=12mv22-12mv12 得v2=1.5m/s
再返回至PQ处时仍为1.5m/s
所以继续滑行距离S2满足:2μgS2=V22 得S2=2.25m
所以直棒最终停下时,A端离PQ2.25m.
匀变速直线运动的位移与时间的关系知识点讲解,巩固学习
解析
考点
据考高分专家说,试题“如图甲所示,水平面被竖直线PQ分为左右两.....”主要考查你对 [匀变速直线运动的位移与时间的关系 ]考点的理解。
匀变速直线运动的位移与时间的关系
匀变速直线运动的位移公式:
由平均速度的定义和匀变速直线运动的平均速度及速度公式,联立推导出匀变速直线运动的位移公式:
知识点拨:
1、是匀变速直线运动位移的一般表示形式.它能表明质点在各个时刻相对初始时刻(t=0)的位移。
2、在位移公式中s、v0、a均是矢量,解题时一般要选取v0方向为正。
3、位移公式可由速度图象来推导,
如图是某物体做匀变速直线运动的图象.根据图象的物理意义,它与横轴(时间轴)所围的那块梯形面积表示运动的位移.所以:



