题目内容
【题目】如图所示,在竖直边界线 O1O2 左侧空间存在一竖直向下的 匀强电场,电场强度 E=100 N/C,电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面 AB,其倾角为 30°,A 点距水平面的高度为 h=4 m.BC 段为一粗糙绝缘 平面,其长度为 L=m.斜面 AB 与水平面 BC 由一段极短的光滑小圆弧 连接(图中未标出),竖直边界线 O1O2右侧区域固定一半径为 R=0.5 m 的 半圆形光滑绝缘轨道,CD 为半圆形光滑绝缘轨道的直径,C、D 两点紧 贴竖直边界线 O1O2,位于电场区域的外部(忽略电场对 O1O2右侧空间的影 响).现将一个质量为 m=1 kg、电荷量为 q=0.1 C 的带正电的小球(可视 为质点)在 A 点由静止释放,且该小球与斜面 AB 和水平面 BC 间的动摩擦因数均为μ= (g 取 10 m/s2) 求:
(1)小球到达 C 点时的速度大小;
(2)小球落地点距离 C 点的水平距离.
【答案】(1) (2)
【解析】
(1)以小球为研究对象,由A点至C点的运动过程中,根据动能定理可得:
代入数据解得:
(2)以小球为研究对象,在由C点至D点的运动过程中,根据机械能守恒定律可得:
解得
小球做类平抛运动的加速大小为a,根据牛顿第二定律可得:
mg+qE=ma
则得:
应用类平抛运动的规律列式可得:
x=vDt,
2R=at2
联立得:
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