如圖所示,水平絕緣軌道AB與處於豎直平面內的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連線,半圓形軌道的半徑R=0.40m.軌...
問題詳情:
如圖所示,水平絕緣軌道AB與處於豎直平面內的半圓形絕緣光滑軌道BC平滑連線,半圓形軌道的半徑R=0.40m.軌道所在空間存在水平向右的勻強電場,電場強度E=1.0×104 N/C.現有一電荷量q=+1.0×10﹣4C,質量m=0.10kg的帶電體(可視為質點),在水平軌道上的P點由靜止釋放,帶電體運動到圓形軌道最低點B時的速度vB=5.0m/s.已知帶電體與水平軌道間的動摩擦因數μ=0.50,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)帶電體運動到圓形軌道的最低點B時,帶電體對圓形軌道的壓力;
(2)帶電體在水平軌道上的釋放點P到B點的距離;
(3)帶電體第一次經過C點後,落在水平軌道上的位置到B點的距離.
【回答】
解:(1)設帶電體在B點受到的支援力為FN,
由牛頓第二定律得:FN﹣mg=m,解得:FN=7. 25N;
根據牛頓第三定律,F,N= FN=7.25N,方向豎直向下
(2)設PB間的距離為s,由於動能定理得:
(qE﹣μmg)s=mvB2﹣0,解得:s=2.5m;
(3)設帶電體運動到C點的速度為vC,
由動能定理得:,
帶電體離開C點後在豎直方向上做自由落體運動,2R=gt2,
在水平方向上做勻減速運動,設在水平方向的加速度大小為a,
依據牛頓第二定律:qE=ma,
設落在水平軌道上的位置到B點的距離為x,
水平方向位移:x=vct﹣at2,解得:x=0.40m;
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:綜合題
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