题目内容
【题目】如图所示,绝缘光滑水平轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40 m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C.现有一质量m=0.10 kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端相距s=1.0 m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零.已知带电体所带电荷量q=8.0×10-5C,取g=10 m/s2,求:
(1)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧形轨道的压力;
(2)带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中,摩擦力做的功.
【答案】(1) 5.0 N,方向:竖直向下 (2) Wf=-0.72 J
【解析】
(1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有qE=ma
解得a==8m/s2
设带电体运动到B端的速度大小为vB,则vB2=2as
解得vB==4m/s
设带电体运动到圆轨道B端时受轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律有
Nmg=m
解得N=mg+m=5N
根据牛顿第三定律可知,带电体对圆弧轨道B端的压力大小N′=N=5N
方向竖直向下
(2)因电场力做功与路径无关,所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功
W电=qER=0.32J
设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩,对此过程根据动能定理有
W电+W摩mgR=0mvB2
解得W摩=-0.72J
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【题目】某实验小组利用下图甲所示器材测量滑块与木板之间的动摩擦因素。
实验步骤:
①用弹簧秤测量橡皮泥和滑块的总重力,记作G;
②将装有橡皮泥的滑块放在水平木板上,通过水平细绳和固定弹簧秤相连,如图所示。在A端向右水平拉动木板,待弹簧秤示数稳定后,将读数记作F;
③改变滑块上橡皮泥的质量,重复步骤①②;
实验数据如下表所示:
次数 力 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
G/N | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 | 4.00 |
F/N | 0.59 | 0.83 | 0.99 | 1.22 | 1.37 | 1.61 |
(1)根据表中数据在图乙坐标纸上作出F-G图线___________。
(2)由图线求得滑块和木板间的动摩擦因数μ=________(保留两位有效数字)。
(3)在A端向右水平拉动木板速度的大小对动摩擦因数的测量____________(选填“会”或“不会”)产生影响。