如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m.轨...
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如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104 N/C.现有一电荷量q=+1.0×10﹣4C,质量m=0.10kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体运动到圆形轨道最低点B时的速度vB=5.0m/s.已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.50,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)带电体运动到圆形轨道的最低点B时,带电体对圆形轨道的压力;
(2)带电体在水平轨道上的释放点P到B点的距离;
(3)带电体第一次经过C点后,落在水平轨道上的位置到B点的距离.
【回答】
解:(1)设带电体在B点受到的支持力为FN,
由牛顿第二定律得:FN﹣mg=m,解得:FN=7. 25N;
根据牛顿第三定律,F,N= FN=7.25N,方向竖直向下
(2)设PB间的距离为s,由于动能定理得:
(qE﹣μmg)s=mvB2﹣0,解得:s=2.5m;
(3)设带电体运动到C点的速度为vC,
由动能定理得:,
带电体离开C点后在竖直方向上做自由落体运动,2R=gt2,
在水平方向上做匀减速运动,设在水平方向的加速度大小为a,
依据牛顿第二定律:qE=ma,
设落在水平轨道上的位置到B点的距离为x,
水平方向位移:x=vct﹣at2,解得:x=0.40m;
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:综合题
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