Question

如图甲所示，电荷量为q=1×10^-4C的带正电的小物块置于绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动速度与时间t的关系如图丙所示，取重力加速度g=10m/s²．求：
（1）前两秒电场力做功多少？
（2）物块的质量多少？
（3）物块与水平面间的动摩擦因数．

Answer

（1）速度时间图象的斜率表示加速度，再由位移公式得出位移大小，最后由恒力功表达式即可求解；
（2）由图丙可知物体先做匀加速运动，然后做匀速运动，根据图象可知电场力与摩擦力的关系，再由牛顿第二定律可得出物块的质量；
（3）根据2秒到4秒内图象与已知的质量，即可求解．
【解析】
（1）由题意可得，在匀强电场中电场力F为：F=qE，
由图象得前2秒内的位移S为：，
则电场力做的功为：W=FS，
代入数据解得：W=6J
（2）在2秒到4秒内图象可得，qE2=μmg
在前2秒物块的加速度为：a=1m/s2
由牛顿第二定律得：qE2-qE1=ma 
代入数据解得：m=1kg
（3）在2秒到4秒内由图象可得，qE2=μmg  
又m=1kg，
则有μ=0.2
答：（1）前两秒电场力做功为6J； 
（2）物块的质量1kg；
（3）物块与水平面间的动摩擦因数0.2．