如图所示,在竖直边界线O1O2左侧空间存在一竖直向下的匀强电场.电场强度E=100N/C,电场区域内有一固定的...
问题详情:
如图所示,在竖直边界线 O1 O2 左侧空间存在一竖直向下的匀强电场.电场强度E=100N/C,电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面AB,其倾角为30°,A点距水平地面的高度为h=4m.BC段为一粗糙绝缘平面,其长度为L=m.斜面AB与水平面BC由一段极短的光滑小圆弧连接(图中未标出),竖直边界线O1O2右侧区域固定一半径为R=0.5m的半圆形光滑绝缘轨道,CD为半圆形光滑绝缘轨道的直径,C、D两点紧贴竖直边界线O1O2,位于电场区域的外部(忽略电场对O1O2右侧空间的影响).现将一个质量为m=1kg,带电荷量为q=0.1C的带正电的小球(可视为质点)在A点由静止释放,且该小球与斜面AB和水平BC间的动摩擦因数均为μ=(g取10m/s2).求:
(1)小球到达C点时的速度大小;
(2)小球到达D点时所受轨道的压力大小;
(3)小球落地点距离C点的水平距离.
【回答】
(1)2m/s(2)30N(3)m
【详解】
(1)以小球为研究对象,由A点至C点的运动过程中,根据动能定理可得:
则得:vC =2m/s
(2)以小球为研究对象,在由C点至D点的运动过程中,根据机械能守恒定律可得:
在最高点以小球为研究对象,根据牛顿第二定律可得:
联立解得:FN=30N,vD=2m/s.
(3)小球做类平抛运动的加速大小为a,根据牛顿第二定律可得:
mg+qE=ma
则得:a=20m/s2,应用类平抛运动的规律列式可得:
x=vDt,
联立得:x=m.
答:(1) 2m/s (2) 30N (3) m
知识点:动能和动能定律
题型:解答题
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