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如图所示,匀强电场E=1×104 V/m,方向水平向右,ABCD为竖直放置在电场中的绝缘导轨,半圆形轨道BCD光滑,半径R=0.1m,B为圆轨道最低点,水平轨道与其相切于B点,水平轨道粗糙,AB=2R.一质量m=0.1kg、带正点电荷量q=1×10−4C的小滑块在A点有一个水平向右的初速度v0=2m/s.已知水平轨道与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)小滑块到达C点时速度大小;
(2)小滑块到达C点时对轨道压力大小;
(3)通过计算说明小滑块能否到达最高点D点.
【回答】
(1)(2)7N(3)能通过,速度为
【详解】
(1)小球由A点到C点的过程.由动能定理,有:
代入数据解得:vc=m/s
(2)对小球在C点的受力情况,由牛顿第二定律得:
解得:FN = 7N
由牛顿第三定律知,小球在C点对轨道的压力大小为7 N.
(3)小球能通过D点的最小速度为v,则有:
解得:v=1m/s
如果小滑块能到达D点,从C点到D点根据动能定理有:
解得,由于,所以能通过最高点D.
答:(1)小滑块到达C点时速度大小m/s;
(2)小滑块到达C点时对轨道压力大小FN = 7N;
(3)小滑块能到达最高点D点,速度为.
知识点:带电粒子在电场中的运动
题型:解答题
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