题目内容
(14分)如图所示,水平轨道AB与竖直轨道CD用一光滑的半径R=0.5m的圆弧BC平滑连接,现有一物块从竖直轨道上的Q点由静止开始释放,已知QC间的长度R=0.5m,物块的质量m=0.2kg,物块与AB和CD轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,求;
(1)物块下滑到水平面后,距离B点的最远距离s为多少?
(2)若整个空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×106V/m,并使物块带电,带电量为q=+2.0×10-6C,所有接触面均绝缘,现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放(P点未在图中标出),要想使物块刚好能通过Q点,PB间的长度L为多少?
(3)在符合第二问的基础上,物块到达圆弧上C点时,对轨道的压力大小?
(1)物块下滑到水平面后,距离B点的最远距离s为多少?
(2)若整个空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×106V/m,并使物块带电,带电量为q=+2.0×10-6C,所有接触面均绝缘,现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放(P点未在图中标出),要想使物块刚好能通过Q点,PB间的长度L为多少?
(3)在符合第二问的基础上,物块到达圆弧上C点时,对轨道的压力大小?
(1)(2)(3)
试题分析:(1)物块从Q点下滑经过C点的过程虽然有摩擦因数,但是没有压力,所以没有摩擦力。
经过B点后沿水平轨道运动,设距离B点的最远距离为S,根据动能定理有
整理得
(2)物块刚好能通过Q点即,物块从P点到Q点过程,根据动能定理
整理得
(3)物块从A点到C点,根据动能定理有
在C点,径向的电场力和轨道弹力的合力提供向心力,即
联立解得
根据牛顿第三定律,物体对轨道压力大小为。
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