题目内容

【题目】如图所示,ABCD为表示竖立放在场强为E=3×104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点,而且AB=R=0.2m,把一质量m=400g、带电q=10-4C的小球,放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动.g=10m/s2

①它到达B点时的速度是多大?

②它到达C点时对轨道压力是多大?

③小球所能获得的最大动能是多少?

【答案】1m/s27N30.8J

【解析】

1AB过程中,由动能定理求解B点的速度;(2)根据动能定理求解小球到达C点的速度,根据牛顿第二定律求解到达C点时对轨道压力;(3)当小球到达平衡位置时速度最大,根据动能定理求解最大动能.

①设小球在B点速度为VB,AB过程中,由动能定理有

解得vB=m/s

②设小球在C点的速度大小是vc,则对于小球由AC的过程中,应用动能定律

计算得出vc=

小球在C点时受力分析如图,应满足

计算得出

由牛顿第三定律可以知道小球对轨道的压力为7N.


③由mg=4NEq=3N.

设小球与O点连线与竖直方向OB的夹角为θ时动能为

解得=0.8J

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