Question

如圖所示，為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室模擬貨物傳送的裝置，A是一個(gè)表面絕緣質(zhì)量為2kg的長(zhǎng)板車，車置于光滑的水平面上，在車左端放置一質(zhì)量為1kg帶電量為q=1×10^-2C的絕緣小貨物B，在全部傳送途中有一水平電場(chǎng)，可以通過(guò)開(kāi)關(guān)控制其有、無(wú)及方向。先產(chǎn)生一個(gè)方向水平向右，大小E₁=3×10²N/m的電場(chǎng)，車和貨物開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，作用時(shí)間2s后，改變電場(chǎng)，電場(chǎng)大小變?yōu)镋₂=1×10²N/m，方向向左，電場(chǎng)作用一段時(shí)間后，關(guān)閉電場(chǎng)，關(guān)閉電場(chǎng)時(shí)車右端正好到達(dá)目的地，貨物到達(dá)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(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，（車不帶電，貨物體積大小不計(jì)，g取10m/s²）求：
（1）第二次電場(chǎng)作用的時(shí)間；
（2）車的長(zhǎng)度。

Answer 1

解：(1)因?yàn)檐囎畲蠹铀俣?IMG style="VERTICAL-ALIGN: middle" border=0 src="http://thumb.1010pic.com/pic1/upload/papers/g04/20120502/201205021616208631251.gif">
貨物和車若以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)，
所以，貨物和車不可能以相同加速度一起運(yùn)動(dòng)
貨物
車
經(jīng)t₁=2s貨物運(yùn)動(dòng)
車運(yùn)動(dòng)
貨物V₁=a₁t₁=2×2=4m/s，向右
車V₂=a₂t₁=0.5×2=1m/s，向右
經(jīng)2秒后，貨物作勻減速運(yùn)動(dòng)，，向左
車加速度不變，仍為a₂=0.5m/s²，向右
當(dāng)兩者速度相等時(shí)，共同速度為V=V₁-a₁′t₂，V=V₂+a₂′t₂
t₂=1.2s，V=1.6m/s
以后因?yàn)槿粑锖蛙嚾粢韵嗤�加速度一起運(yùn)動(dòng)，
所以貨物和車一起作為整體向右作勻減速直到速度都為0
貨物和車獲得共同速度至停止運(yùn)動(dòng)用時(shí)
第二次電場(chǎng)作用時(shí)間為t=t₂+t₃=6s
(2)由題意，可得，當(dāng)貨物和車速度相等時(shí)，貨物恰好移到車的最右端
車在t₂時(shí)間內(nèi)位移S₃=V₂t₂+a₂t₂²=m=1.56m
貨物在t₂時(shí)間內(nèi)位移為S₄=V₁t₂-a₁′t₂²=m=3.36m
車長(zhǎng)度L=S₁-S₂+S₄-S₃=m=4.8m