Question

【題目】如圖所示，質量為m=1kg，電量q=+10-4C的物塊（可以看成質點），放置在質量M=2kg足夠長的絕緣木板中間物塊與木板間的動摩擦因數為μ=0.1，木板放置在光滑的水平地面上.在地面上方存在兩個具有理想邊界的電場區，兩區域內的電場強度大小相等，均為E=3×104V/m，寬度均為L=1m，邊界距離為d，Ⅰ區電場強度的方向水平向右，Ⅱ區的電場強度方向水平向左。將物塊與木板從圖示位置（物塊在區內的最左邊）由靜止釋放，已知在整個過程中物塊不會滑離木板。取g=10m/s2。

(1)在物塊剛離開Ⅰ區域時，物塊的速度多大?

(2)若物塊剛進入Ⅱ區域時，物塊與木板的速度剛好相同，求兩電場區的邊界距離d；

(3)物塊與木板最終停止運動時，求它們相對滑動的路程。

Answer 1

【答案】(1)2m/s；(2)1.5m；(3)3m

【解析】

(1) 對物塊由牛頓第二定律

:

由

得

物塊剛離開Ⅰ區域時，物塊的速度

(2) Ⅰ區域內，對木板

物塊到達Ⅰ區域邊緣處，木板的速度

離開Ⅰ區域后，對物塊

對木板

當物塊與木板達到共同速度時

得

t2=1s

兩電場區邊界距離為

(3)由于

所以物塊與木板最終只能停在兩作用區之間，由全過程能量守恒與轉化規律

得它們相對滑動的路程