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

如图所示,有一柔软链条全长为L=1.0m,质量均匀分布,总质量为M=2.0kg.整条链条均匀带电,总带电量Q=1.0×10-6C,将链条放在离地足够高的水平桌面上.仅在水平桌面的上方存在匀强电场,电场强度E=2.0×107V/m.若桌面与链条之间的动摩擦因数为μ=0.5(重力加速度取g=10m/s2).试求:
(1)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.
(2)链条从桌面上全部滑下所需的最小初动能.

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(1)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,链条对桌子的压力等于桌面上的链条的重力加上电场力,根据桌面边缘部分的重力和阻力相等即可求解; (2)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)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; (2)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 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=5J. 答:(1)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; (2)从桌面上滑下全部链条所需的最小初动能为5J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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