题目内容

如图(一)所示的竖直平面内有范围足够大、水平向右的匀强电场,一绝缘轨道由两段直杆和一半径为R的半圆环组成,固定在纸面所在的竖直平面内。直杆MN、PQ水平且足够长,MNAP段是光滑的(其中A点是半圆环的中点),PQ段是粗糙的。现有一质量为m、带电+q的小环甲(可视为质点)套在MN杆上,它所受电场力为其重力的0.5倍。
   (1)将小环甲从N点左侧8R处由静止开始释放,如图(一),且知小环甲与直杆PQ间的动摩擦因数为μ(μ>0.5,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等),求小环甲在水平杆PQ上通过的路程.

   (2)若另一质量也为m、不带电的绝缘小环乙(视为质点)套在MN杆上的N点,如图(二),现从NM杆上的D点由静止释放小环甲,小环甲此后与乙碰撞时间极短,且碰后瞬间两者速度相同但不粘连, 乙环沿NAP运动到P点时刚好停止,求DN间的距离x0
(20分) (1)因为,甲在PQ上运动s停下时,由于电场力小于摩擦力,将不再运动,对整个运动过程,由动能定理: …………4分 得: …………2分 (2)甲、乙在N点碰撞前,设甲的速度为v,甲从D点到N点,由动能守理有: …………2分 设甲、乙在N点碰撞后的速度为vN,由动量守恒守律有: mv = 2mvN …………3分 甲、乙整体从N点到A点,由动能定理有: …………4分 碰后甲乙共同运动到A点分离,由乙刚好能达到P点,从A到P,对乙由机械能守恒定律: …………3分 由已知 联立以上各式得: …………2分
练习册系列答案
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