如圖所示,在豎直邊界線O1O2左側空間存在一豎直向下的勻強電場.電場強度E=100N/C,電場區域內有一固定的...
問題詳情:
如圖所示,在豎直邊界線 O1 O2 左側空間存在一豎直向下的勻強電場.電場強度E=100N/C,電場區域內有一固定的粗糙絕緣斜面AB,其傾角為30°,A點距水平地面的高度為h=4m.BC段為一粗糙絕緣平面,其長度為L=m.斜面AB與水平面BC由一段極短的光滑小圓弧連線(圖中未標出),豎直邊界線O1O2右側區域固定一半徑為R=0.5m的半圓形光滑絕緣軌道,CD為半圓形光滑絕緣軌道的直徑,C、D兩點緊貼豎直邊界線O1O2,位於電場區域的外部(忽略電場對O1O2右側空間的影響).現將一個質量為m=1kg,帶電荷量為q=0.1C的帶正電的小球(可視為質點)在A點由靜止釋放,且該小球與斜面AB和水平BC間的動摩擦因數均為μ=(g取10m/s2).求:
(1)小球到達C點時的速度大小;
(2)小球到達D點時所受軌道的壓力大小;
(3)小球落地點距離C點的水平距離.
【回答】
(1)2m/s(2)30N(3)m
【詳解】
(1)以小球為研究物件,由A點至C點的運動過程中,根據動能定理可得:
則得:vC =2m/s
(2)以小球為研究物件,在由C點至D點的運動過程中,根據機械能守恆定律可得:
在最高點以小球為研究物件,根據牛頓第二定律可得:
聯立解得:FN=30N,vD=2m/s.
(3)小球做類平拋運動的加速大小為a,根據牛頓第二定律可得:
mg+qE=ma
則得:a=20m/s2,應用類平拋運動的規律列式可得:
x=vDt,
聯立得:x=m.
答:(1) 2m/s (2) 30N (3) m
知識點:動能和動能定律
題型:解答題
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