如圖所示,有一柔軟鏈條全長為L=1.0m,質(zhì)量均勻分布,總質(zhì)量為M=2.0kg.整條鏈條均勻帶電,總帶電量Q=1.0×10-6C,將鏈條放在離地足夠高的水平桌面上.僅在水平桌面的上方存在勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度E=2.0×107V/m.若桌面與鏈條之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(重力加速度取g=10m/s2).試求:
(1)當(dāng)桌面下的鏈條多長時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力.
(2)鏈條從桌面上全部滑下所需的最小初動能.
分析:(1)設(shè)桌面下的鏈條長為x,鏈條質(zhì)量分布均勻,所以在桌面下的鏈條的質(zhì)量為
xM
L
,鏈條對桌子的壓力等于桌面上的鏈條的重力加上電場力,根據(jù)桌面邊緣部分的重力和阻力相等即可求解;
(2)當(dāng)鏈條下滑0.5 m后就會自動下滑,此時速度正好為零時所需初動能最小,根據(jù)動能定理即可求解;
解答:解:(1)設(shè)桌面下的鏈條長為x,鏈條質(zhì)量分布均勻,所以在桌面下的鏈條的質(zhì)量為
xM
L
,則有:
xM
L
g=μ
L-x
L
(Mg+QE),解得x=0.5 m;
(2)鏈條下滑0.5 m后就會自動下滑,此時速度正好為零時所需初動能最小,根據(jù)動能定理有:
1
2
Mg
×
L
4
-Wf=0-Ek0,
由于f和N成正比,N和鏈條下滑的長度成正比,所以f是均勻變化的.
可以根據(jù)平均摩擦力來求Wf
Wf=
f1+f2
2
?
L
2

f1是最初瞬間的摩擦力,即fMAX,所以f1=20N
f2是下滑0.5m時的摩擦力,由第二問得知,其大小等于半根鏈條的重力,f2=10N
解得:Ek0=Wf-
MgL
8
=
f1+f2
8
×
L
2
-
MgL
8
=7.5-2.5J=5J.
答:(1)當(dāng)桌面下的鏈條0.5m時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力;
(2)從桌面上滑下全部鏈條所需的最小初動能為5J.
點評:解決本題要知道最大靜摩擦力約等于滑動摩擦力,鏈條下滑一半后就會自動下滑,難度適中.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,有一柔軟鏈條全長為L=1.0m,質(zhì)量分布均勻,總質(zhì)量為M=2.0kg,鏈條均勻帶電,總電荷量為Q=1.0×10-6C,將鏈條放在離地足夠高的水平桌面上,鏈條與桌邊垂直,且一端剛好在桌邊,桌邊有光滑弧形擋板,使鏈條離開桌邊后只能豎直向下運(yùn)動.在水平桌面的上方存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度的大小E=2.0×107V/m.若桌面與鏈條間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(重力加速度取10m/s2),試求:
(1)鏈條受到的最大滑動摩擦力;
(2)當(dāng)桌面下的鏈條多長時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力;
(3)從桌面上滑下全部鏈條所需的最小初動能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,有一柔軟鏈條全長為L=1.0m,質(zhì)量均勻分布,總質(zhì)量為M=2.0kg.鏈條均勻帶正電,總帶電量Q=1.0×10-6C、將鏈條放在離地足夠高的水平絕緣桌面上.空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度的大小E=2.0×107V/m.若桌面與鏈條之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,鏈條在桌面上運(yùn)動時電量保持不變(重力加速度取g=10m/s2).給鏈條一個向右的初動能,試求:
(1)當(dāng)桌面下的鏈條多長時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力;
(2)能使鏈條從桌面上全部滑下所需的最小初動能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,有一柔軟鏈條全長為L=1.0m,質(zhì)量均勻分布,總質(zhì)量為M=2.0kg.鏈條均勻帶正電,總帶電量Q=1.0×10-6C、將鏈條放在離地足夠高的水平桌面上.空間存在豎直向下的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度的大小E=2.0×107V/m.若桌面與鏈條之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.5(重力加速度取g=10m/s2).給鏈條一個向右的初動能,試求:
(1)鏈條受到的最大滑動摩擦力;
(2)當(dāng)桌面下的鏈條多長時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力.
(3)能使鏈條從桌面上全部滑下所需的最小初動能.

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如圖所示,有一柔軟鏈條全長為L=1.0 m,質(zhì)量均勻分布,總質(zhì)量為M=2.0kg.整條鏈條均勻帶電,總帶電量,將鏈條放在離地足夠高的水平桌面上.僅在水平桌面的上方存在勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度.若桌面與鏈條之間的動摩擦因數(shù)為(重力加速度取g=10m/s2).試求:

   (1)當(dāng)桌面下的鏈條多長時,桌面下的鏈條所受到的重力恰好等于鏈條受到的滑動摩擦力。

   (2)鏈條從桌面上全部滑下所需的最小初動能。

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