题目内容
【题目】如图所示,在E=1.5×104V /m的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置,轨道与一水平光滑的绝缘轨道MN连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R=40cm,C为圆弧的最高点。一带正电的小滑块从水平轨道上某点由静止释放,通过C点时恰好对轨道无压力,已知小滑块质量为m=0.2kg,带电量q=10-4C(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:
(1)滑块应在水平轨道上离N点多远处静止释放?
(2)这样释放的滑块在圆轨道上运动时对轨道压力最大值为多少?
【答案】(1) (2) 13.5N
【解析】试题分析:小滑块在C点时恰好对轨道无压力,重力提供向心力,求出此时的速度,在由动能定理求出滑块应在水平轨道上离N点多远处静止释放;根据力的合成找出速度最大的点,求出等效重力,在根据牛顿第二定律和动能定理求出对轨道压力最大值。
小滑块在C点时,重力提供向心力.在小滑块运动的过程中,摩擦力对滑块和重力做负功,电场力对滑块做正功,根据动能定理可以求得滑块与N点之间的距离;
(1)设滑块与N点的距离为L,分析滑块的运动过程,由动能定理可得
小滑块在C点时,重力提供向心力,所以:
代入数据解得:
(2)滑块到达Q点(OQ与竖直方向夹角37°)时,对轨道压力最大,全过程应用动能定理得
在Q点时由牛顿第二定律可得:
其中:
解得:N=13.5N
由牛顿第三定律可得,滑块通过Q点时对轨道压力是13.5N.
练习册系列答案
相关题目