Question

【題目】某公司為了測試其智能玩具汽車性能，設(shè)計了以下實驗。讓質(zhì)量m=160kg的玩具汽車帶上Q=2C的電荷量后，穿越如圖1所示的直線跑道。該直線跑道長l=32m，由兩部分組成：其中第一部分為普通道路，已知車輪與道路的摩擦因數(shù)μ=0.5；第二部分為電場區(qū)域道路，在該區(qū)域加以豎直向下的大小E=200N/C的勻強電場，其長度距離終點l′=10m。玩具汽車內(nèi)部裝有牽引力傳感器可以反饋整個過程中牽引力F隨時間t的變化圖像如圖2所示。t=11s時，玩具小車恰好到達(dá)終點且速度剛好減為零。空氣阻力不計，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，玩具小車看做質(zhì)點，g=10m/s2，求：

題圖1 題圖2

（1）玩具小車在電場區(qū)域加速度大小a；

（2）玩具車在加速過程中的平均速度大小。

Answer 1

【答案】1.25m/s2 4m/s

【解析】（1）對在電場中小車受力分析，由牛頓第二定律得：

（2）對在電場中的運動過程分析，

有

得t3=4s，v=5m/s。

5~7s內(nèi)小車受的摩擦力等于牽引力，小車做勻速直線運動，x=vt=5×2m=10m。

故加速距離x1=32m-10m-10m=12m。

由圖像可知，2~5s內(nèi)小車所受的牽引力大于阻力，則加速運動，加速時間為t1=3s，故加速過程中的平均速度大小