题目内容

(09年孝感三中调研)(12分)abc是光滑绝缘的轨道,其中ab是水平的,bc为与ab相切的位于竖起平面内的半圆,半径R=0.4m,质量m=0.20的不带电小球A静止在轨道上,另一质量M=0.60,速度V0,带正电,电量为1×10-3C的小球B与小球A发生正碰,碰后两球粘在一起,所带电量不变,在半圆轨道中存在水平向右匀强电场E=半圆轨道bc左侧无电场。已知相碰后AB球经过半圆轨道最高点C落到轨道上距b点L=0.4m处,重力加速度g=10m/s2求:

(1)小球B的初速度v0大小;

(2)AB球碰后粘在一起,在半圆轨道上,运动的最大速度?

(3)AB球在速度最大时,球对轨道的压力大小?

  解析:(1)设AB在c点时的速度为VC,则由平抛运动规律得

 

      L=vCt   (1分)

 

       (1分)

 

     代入数据解得vC=1m/s

 

在AB碰后由a运动到b的过程中,由动能定理

 

 (1分)

 

代入数据解得:

 

在B与A碰撞过程中,由动量守恒

 

Mvb=(M+m)v     (1分)

 

所以,   (1分)

 

(2)电场力F=,重力G=mg=8N

 

    两者合力F=16N,方向与竖直方向成60°(1分)

 

当AB运动到所在位置半径与竖直方向成60°时,速度最大;在这过程中由动能定理得(2分)

 

代入数据解得vmax=5m/s                  (1分)

 

(3)在速度最大位置FN-F= (1分)

 

代入数据解得:FN=66N

 

由牛顿第三定律,球对轨道的压力也为66N(2分)

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