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精英家教网如图,质量m=2kg、电量q=+1×10-3C的物体静止在绝缘水平地面的A处,A、B间距L=20m.现加水平向右的电场强度E=3×104V/m的匀强电场,物体由静止开始运动,经t0=2s运动到B处.
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)若所加电场场强大小仍为E=3×104V/m,方向与水平方向成37°斜向上,经过一段时间后撤去,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求电场存在的最短时间t.(已知cos37°=0.8,sim=037°=0.6.取g=10m/s2)
分析:(1)根据匀变速直线运动的位移公式可以求得物体的加速度的大小,在根据牛顿第二定律可以求得摩擦力的大小,进而可以求得摩擦因数的大小;
(2)当力作用的时间最短时,物体应该是先加速运动,运动一段时间之后撤去拉力F在做减速运动,由运动的规律可以求得时间的大小.
解答:解:(1)物体做匀加速直线运动,则有:L=
1
2
at02

所以:a=
2L
t02
=
2×20
4
m/s2=10m/s2
,
电场力为:F=qE=1×10-3×3×104N=30N
由牛顿第二定律得:F-f=ma,
又:f=μmg,
解得:μ=
F-ma
mg
=
30-2×10
2×10
=0.5
(2)力F作用时,加速时间为t1,减速时间为t2,a1=a,撤去力之后a2=μg.
1
2
a1t12+
1
2
μgt22=L

t2=
a1t1
μg
=2t1

联立以上各式,解得:5t12+
5
2
(2t1)2=20

解得:t1=
2
3
3
s

答:(1)物体与地面间的动摩擦因数为0.5;
(2)该力作用的最短时间
2
3
3
s
.
点评:分析清楚物体的运动的过程,分别对不同的运动的过程列示求解即可得出结论.
练习册系列答案
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如图,质量 m=2kg 的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2s 拉至B处.求:
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)用大小为20N,与水平方向成53°的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t(已知cos37°=0.8,sin37°=0.6.取g=10m/s2).

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如图,质量m=2kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2s拉至B处.求物体与地面间的动摩擦因数μ.

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精英家教网如图,质量m=2kg的物体静止于水平地面的A处,A、B间距L=20m.用大小为30N,沿水平方向的外力拉此物体,经t0=2s拉至B处.(取g=10m/s2)
(1)求物体与地面间的动摩擦因数μ;
(2)用大小为20
2
N,与水平方向成45°的力斜向上拉此物体,使物体从A处由静止开始运动并能到达B处,求该力作用的最短时间t.

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精英家教网如图,质量m=2kg的小球A以v0=3
2
m/s的初速度冲上倾角θ=30°的斜面,小球A与斜面的动摩擦因数μ1=
3
6
,斜面高度H=0.5m,g取10m/s2. 求:
(1)小球A到达斜面顶端M点时的速度;
(2)当小球A到达顶点后,假设速度大小保持不变滚到水平面MN上,水平面MN总长1m,N点有竖直挡板D,当小球经过M点后,立即在M点放上竖直挡板C,在MN的中点有一个静止的光滑小球B.已知小球A 与水平面MN的动摩擦因数为μ2=0.05,两小球碰撞后会交换各自的速度,并且每次小球与挡板的碰撞都只改变小球的运动方向,而不改变速度大小,则:试通过计算分析两小球能发生几次碰撞;求出从小球A滑上水平面到最后停止的总时间.

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