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光滑轨道,ABCD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=2.0×104N/C,现有质量m=0.20kg,电荷量q=+4.0×10-4C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知SAB=1.0m,带电体与轨道AB的动摩擦因数均为0.5(g=10m/s2)求:

(I)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度;

(2)带电体上升时距离AB的最大高度

(3)带电体返回B点时立刻撤去电场,其他条件不变,则带电体停在距离B点多远处.

【答案】110m/s 25.5m 37m

【解析】

1)设带电体到达C时的速度为,有动能定理得:

解得

v=10 m/s

2)带电体到达C点后做竖直上抛运动

mgh=mv2

h=5m

即带电体上升时距离AB的最大高度为

h+R=5.5m

3)由能量守恒定律可知带电体返回到B点时的速度即为最初从AB时的速度vB,由动能定理得:

qESABμmgSAB=mvB2

之后撤去电场则有

mvB2=μmgS

解得

S=7m

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