Question

5．如圖所示，一質(zhì)量M=0.2kg且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無(wú)初速放置一質(zhì)量m=0.1kg、電荷量q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6，將整個(gè)裝置置于豎直向上的電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度隨著滑塊速度變化的規(guī)律滿足E=kv且k=0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力．現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左，大小為0.9N的恒力，g取10m/s²．則（　�。�

• A． 木板和滑塊一直做加速度為3m/s²的勻加速運(yùn)動(dòng)
• B． t=2s，滑塊速度小于6m/s
• C． 最終木板做加速度為3m/s²的勻加速運(yùn)動(dòng)，滑塊做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)
• D． 滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)

Answer 1

分析 滑塊先隨木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律求出加速度．當(dāng)兩者之間的靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，兩者將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)．根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化，判斷其運(yùn)動(dòng)情況．

解答 解：開始階段，滑塊隨木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，以整體為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得：
a=$\frac{F}{M+m}$=$\frac{0.9}{0.2+0.1}$=3m/s²．
當(dāng)兩者之間的靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)，有：
μ（mg-qE）=ma
由題有：E=kv
聯(lián)立得：v=10m/s
則t=2s，滑塊速為：v=at=3×2=6m/s
兩者將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，對(duì)滑塊，根據(jù)牛頓第二定律有：
μ（mg-qkv）=ma
v增大時(shí)，a減小，當(dāng)mg=qkv時(shí)，a=0，滑塊開始做勻速運(yùn)動(dòng)，所以滑塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為3m/s²，然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故ABC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D

點(diǎn)評(píng) 本題一要靈活選取研究對(duì)象，二要能正確分析木板和滑塊的受力情況，進(jìn)而判斷運(yùn)動(dòng)情況．要注意電場(chǎng)力是變力．