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如图所示,有一柔软链条全长为L=1.0m,质量分布均匀,总质量为M=2.0kg,...

manfen5.com 满分网如图所示,有一柔软链条全长为L=1.0m,质量分布均匀,总质量为M=2.0kg,链条均匀带电,总电荷量为Q=1.0×10-6C,将链条放在离地足够高的水平桌面上,链条与桌边垂直,且一端刚好在桌边,桌边有光滑弧形挡板,使链条离开桌边后只能竖直向下运动.在水平桌面的上方存在竖直向下的匀强电场,电场强度的大小E=2.0×107V/m.若桌面与链条间的动摩擦因数为μ=0.5(重力加速度取10m/s2),试求:
(1)链条受到的最大滑动摩擦力;
(2)当桌面下的链条多长时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力;
(3)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能.
(1)最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,根据滑动摩擦力公式即可求解; (2)设桌面下的链条长为x,链条质量分布均匀,所以在桌面下的链条的质量为,链条的重心还在桌面上,所以对桌子的压力等于整个链条的重力加上电场力,根据两者相等即可求解; (3)当链条下滑0.5 m后就会自动下滑,此时速度正好为零时所需初动能最小,根据动能定理即可求解; 【解析】 (1)最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,则有:fmax=μ(Mg+QE)=20 N, (2)设桌面下的链条长为x,链条质量分布均匀,所以在桌面下的链条的质量为,则有: g=μ(Mg+QE), 解得x=0.5 m, (3)链条下滑0.5 m后就会自动下滑,此时速度正好为零时所需初动能最小,根据动能定理有: ×-Wf=0-Ek0, 由于f和N成正比,N和链条下滑的长度成正比,所以f是均匀变化的. 可以根据平均摩擦力来求Wf f1是最初瞬间的摩擦力,即fMAX,所以f1=20N f2是下滑0.5m时的摩擦力,由第二问得知,其大小等于半根链条的重力,f2=10N 解得:Ek0=Wf-=×-=7.5-2.5J=5 J 答:(1)链条受到的最大滑动摩擦力为20N; (2)当桌面下的链条0.5m时,桌面下的链条所受到的重力恰好等于链条受到的滑动摩擦力; (3)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能为5J.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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