19.如圖甲所示,在真空中足夠大的絕緣水平面上,有一個質量m=0.20kg,帶電荷量q=2.0×10-6C的小物塊(視為質點)處于靜止狀態(tài).從t=0時刻開始,在水平面上方空間加一個水平方向的電場,電場強度隨時間的變化如圖乙所示(水平向右的方向為正方向).已知小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.10,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)t=0.50s時小物塊的加速度大小;
(2)t=1.0s時小物塊的速度大;
(3)小物塊運動2.0s位移大小.

分析 對小物體進行受力分析,利用牛頓第二定律求解加速度,利用運動學公式即可解得小物體的速度和位移.

解答 解:(1)在前1s內(nèi),小物體受水平向右的電場力和水平向左的摩擦力作用,有牛頓第二定律有:
ma1=Eq-μmg
解得加速度a=$\frac{qE-μmg}{m}$=$\frac{2×1{0}^{-6}×3×1{0}^{5}-0.1×0.2×10}{0.2}$=2m/s2
(2)1s內(nèi)小物體做勻加速直線運動,有v=at知1s末速度為
v1=at=2×1=2m/s
(3)1s的位移為x1=$\frac{1}{2}$a1t12=$\frac{1}{2}×2$×12=1m
從第1s末開始,小物體開始做勻減速直線運動,有牛頓第二定律有:
a2=$\frac{qE+μmg}{m}$=4m/s2
速度減為零的時間為t0=$\frac{{v}_{1}}{{a}_{2}}$=$\frac{2}{4}$s=0.5s
位移x2=$\frac{{v}_{1}^{2}}{2{a}_{2}}$=$\frac{2×{2}^{2}}{2×4}$=0.5m
則剩余0.5s做反向勻加速運動,加速度大小為a3=$\frac{qE-μmg}{m}$=2m/s2
則小物塊做減速運動1s的位移為:
x3=$\frac{1}{2}{a}_{3}{t}_{3}^{2}$=$\frac{1}{2}×2×0.{5}^{2}$=0.25m
故2s內(nèi)位移為x=x1+x2-x3=1+0.5-0.25=1.25m
答:(1)t=0.50s時小物塊的加速度大小為2.0m/s2
(2)t=1.0s時小物塊的速度大小為2.0m/s;
(3)小物塊運動2.0s位移大小為1.25m.

點評 該題解答的關鍵是對小物體進行正確的受力分析,了解小物體的運動過程:先勻加速直線運動,再勻減速直線運動,前一過程的末速度是后一過程的初速度.

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①在實驗中,如果只將細繩換成橡皮筋,其它步驟沒有改變,那么實驗結果不會(填“會”或“不會”)發(fā)生變化.
②本實驗采用的研究方法是C
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14.甲、乙兩個帶電粒子,以相同的速率經(jīng)小孔P垂直磁場邊界MN進入方向垂直紙面向里的勻強磁場中,在磁場中做勻速圓周運動,并垂直磁場邊界MN射出磁場,半圓軌跡如圖中虛線所示.不計粒子所受重力及空氣阻力,則下列說法中正確的是(  )
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B.甲的荷質比小于乙的荷質比
C.甲、乙兩個帶電粒子從進入磁場到穿出磁場的過程中,洛倫茲力對甲、乙的沖量為零
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