题目内容
18.如图所示,带正电小球放在粗糙绝缘轨道上,轨道所处空间中有竖直向下的匀强电场.给小球一个固定的初速度v0,使小球从A运动到C,到达C点时的速度为v1.给小球同样大小的初速度v0,使小球从C运动到A,到达A点时的速度为v2.小球在运动过程中始终没有脱离轨道.关于小球的运动下列描述正确的是( )A. | 两次运动的末速度大小:v1=v2 | |
B. | 两次运动的末速度大小:v1>v2 | |
C. | 两次运动的末速度大小:v1<v2 | |
D. | 两次运动过程中,小球摩擦力做功相同 |
分析 小球运动过程中,受到重力、电场力、支持力和摩擦力,摩擦力与支持力成正比,通过圆弧最低点和圆弧最高点时,电场力、支持力和重力的合力提供向心力,根据向心力公式和牛顿第二定律列式比较弹力的大小,从而比较摩擦力的大小,最后根据动能定理比较动能的变化
解答 解:小球运动过程中,受到重力、向上的电场力、支持力和摩擦力,由题,小球运动过程中始终未离开该轨道则重力要大于电场力
小球向右通过凸槽时的速率比向左通过凸槽时的速率大,由向心力方程 mg-N=$\frac{{mv}_{1}^{2}}{R}$可知,对应的弹力N一定小,滑动摩擦力也大,克服阻力做的功少;又小球向右通过凹槽时的速率比向左通过凸起DE时的速率小,由向心力方程 N′-mg=$\frac{{mv}_{2}^{2}}{R}$可知,对应的弹力N′一定小,滑动摩擦力也小,克服阻力做的功少.所以小球向右运动全过程克服阻力做功少,动能损失少,末动能小,即EAC>ECA,所以v1>v2.故B正确.
故选:B
点评 本题关键是小球做减速运动,两次通过圆弧轨道的最高点和最低点时,速度不同,得到弹力不同,摩擦力不同,最后再根据动能定理列式分析.
练习册系列答案
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