题目内容

【题目】如图所示,直角坐标系处于竖直面内,第一、二象限存在着平滑连接的光滑绝缘轨道.第一象限内的轨道呈抛物线形状,其方程为y= x2第二象限内的轨道呈半圆形状,半径为RB点是其最高点,且第二象限处于竖直方向的匀强电场中.现有一质量为m、带电量为q的带电小球,从与B点等高的A点静止释放,小球沿着轨道运动且恰能运动到B点.重力加速度为g

(1)小球运动到O点时对轨道的压力F

(2)第二象限内匀强电场的场强大小E

(3)小球落回抛物线轨道时的动能Ek

【答案】15mg,方向竖直向下23

【解析】试题分析:(1)从AO由机械能守恒求的到达O点的速度,根据牛顿第二定律求的在O点的作用力;(2)小球恰能到达B点,根据牛顿第二定律求的B点的速度,根据动能定理求的场强;(3)小球从B点做平抛运动,根据平抛运动的特点和轨迹方程即可判断.

(1)小球从A点运动到O点的过程中机械能守恒,有

O点处,对小球由牛顿第二定律得

解得

由牛顿第三定律可知小球对轨道压力大小为,方向竖直向下.

(2)小球恰能运动到B点,说明小球所受的电场力向上.

由牛顿第二定律得

小球从A点到B点的过程中,由动能定理得

联立得:

(3)小球从B点飞出后做平抛运动,设落回抛物线轨道时的坐标为(x,y)

x、y满足关系

小球从B点到抛物线轨道,由动能定理得

解得

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