题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度的大小E=1.0×104N/C,现有质量m=0.20 kg,电荷量q=8.0×10–4 C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知SAB=1.0 m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5,假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.求:(取g=10 m/s2)
(1)带电体运动第一次到圆弧轨道C点时的速度大小;
(2)带电体运动第一次到圆弧轨道C点时,带电体对轨道的压力;
(3)带电体最终停在何处。
【答案】(1)10m/s (2) 48N,方向水平向右 (3)
【解析】
(1)设带电体到达C点时的速度为v,从A到C由动能定理得:
解得
(2)在C点由牛顿第二定律得
得
N=48N
牛顿第三定律得,带电体对轨道的压力N,=48N,方向水平向右
(3)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h,从C到D由动能定理得:
解得
在最高点,带电体受到的最大静摩擦力
重力
因为
所以带电体最终静止在与C点的竖直距离为处.
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