题目内容

【题目】如图,AB为半径R1 m的四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E1×106V/m、竖直向上的匀强电场,有一质量m1 kg、带电荷量q=+14×105C的物体(可视为质点),从A点的正上方距离AH处由静止开始自由下落(不计空气阻力),BC段为长L2 m、与物体间动摩擦因数μ02的粗糙绝缘水平面.(取g10 m/s2

1)若H1 m,物体能沿轨道AB到达最低点B,求它到达B点时对轨道的压力大小;

2)通过你的计算判断:是否存在某一H值,能使物体沿轨道AB经过最低点B后最终停在距离B08 m处。

【答案】(18 N2)不存在某一H值,使物体沿着轨道AB经过最低点B后,停在距离B08 m处.

【解析】试题分析:(1)物体由初始位置运动到B点的过程中根据动能定理有

mgRH)-qERmv2

到达B点时由支持力FN、重力、电场力的合力提供向心力FNmgqE

解得FN8 N

根据牛顿第三定律,可知物体对轨道的压力大小为8 N,方向竖直向下

2)要使物体沿轨道AB到达最低点B,当支持力为0时,最低点有个最小速度v,则

qEmg

解得v2 m/s

在粗糙水平面上,由动能定理得:-μmgx=-mv2

所以x1 m>08 m

故不存在某一H值,使物体沿着轨道AB经过最低点B后,停在距离B08 m处.

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