题目内容

如图,与水平面成37°倾斜轨道AB,其沿长线在C点与半圆轨道CD(轨道半径R=1m)相切,全部轨道为绝缘材料制成且放在竖直面内。整个空间存在水平向左的匀强电场,MN的右侧存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为0.4kg的带电小球沿斜面下滑,至B点时速度为,接着沿直线BC(此处无轨道)运动到达C处进入半圆轨道,进入时无动能损失,且刚好到达D点,从D点飞出时磁场消失,不计空气阻力,g=10m/s2,cos37°=0.8,求:
(1)小球带何种电荷。
(2)小球离开D点后的运动轨迹与直线AC的交点距C点的距离。
(3)小球在半圆轨道部分克服摩擦力所做的功。
(1)正电荷 (2)2.26m (3)27.6J
(1)正电荷  (4分)
(2)依题意可知小球在BC间做匀速直线运动。
在C点的速度为:(2分)
在BC段其受力如图所示,设重力和电场力合力为F。
F=qvCB    (1分) 又F=mg/cos37°=5N(1分)
解得:  (1分)  在D处由牛顿第二定律可得:
 (2分) 将代入上式并化简得:
     (1分)
小球离开D点后作类平抛运动,其加速度为:a=F/m    (1分)
得:   (1分)
 (1分)
(3)CD段克服摩擦力做功Wf
由动能定理可得:    (3分)
解得:Wf=27.6J    (2分)
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