Question

2．如圖甲所示，電荷量為q=1×10^-4C的帶正電的小物塊置于絕緣水平面上，所在空間存在方向沿水平向右的電場，電場強(qiáng)度E的大小與時(shí)間的關(guān)系如圖乙所示，物塊運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間t的關(guān)系如圖丙所示，取重力加速度g=10m/s²．求

（1）前2秒內(nèi)電場力做的功；
（2）物塊的質(zhì)量；
（3）物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)速度時(shí)間圖線求出勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度，得出勻加速運(yùn)動(dòng)的位移，根據(jù)電場力和位移求出前2s內(nèi)電場力做功的大小．
（2、3）根據(jù)物塊做勻速運(yùn)動(dòng)得出電場力和摩擦力相等，求出摩擦力的大小，對勻加速運(yùn)動(dòng)運(yùn)用牛頓第二定律求出物塊的質(zhì)量和動(dòng)摩擦因數(shù)的大小．

解答 解：（1）由圖象可知，在前兩秒內(nèi)
a=$\frac{2}{2}m/{s}^{2}$=1m/s²
S=$\frac{1}{2}$at²=$\frac{1}{2}×1×4m$=2m  
W=qE₁S=1×10^-4×3×10⁴×2J=6J  
（2、3）后兩秒物體做勻速運(yùn)動(dòng)
E₂q=μmg 
前兩秒做勻加速運(yùn)動(dòng)
E₂q-E₁q=ma 
代入數(shù)據(jù)解得：m=1kg，μ=0.2．
答：（1）前2秒內(nèi)電場力做的功為6J；
（2）物塊的質(zhì)量為1kg；
（3）物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2．

點(diǎn)評 本題考查了牛頓第二定律和速度時(shí)間圖線的綜合運(yùn)用，抓住勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場力和摩擦力相等，然后結(jié)合勻加速運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用牛頓第二定律求解，難度中等．