题目内容

【题目】如图所示,一轨道ABC水平段AB粗糙,在B点与半径R=2m的竖直光滑半圆固定轨道相切连接。一个质量为m=4kg、带电荷量为q=+2×10-5C的物体受一水平向右的拉力F作用从A点由静止开始运动,AB段阻力f=8N,拉力F的功率恒定。物体运动到B点时速度恰好达到最大,此时拉力消失,物体沿BC自由滑上轨道且恰能到达最高点C。当物体到达C点时,在AB上方加一竖直向下的匀强电场E=6×106N/C,物体最后又落到A点(g=10m/s2)。求:

(1)物体运动到B点时的速度大小;

(2)拉力的恒定功率P;

(3)物体在AB段的运动时间t。

【答案】(1)10m/s(2)80W(3)2.7s

【解析】

(1)物体恰好到达最高点C,则

mg=

解得

vC=2m/s

从B点到最高点,由机械能守恒定律得

解得

vB=10m/s

(2)物体运动过程中,功率不变,当F=f时,速度最大

P=Fv=fvmax=fvB=80W

(3)物体从最高点做类平抛运动,有

mg+qE=ma

x=vCt1

由动能定理得

Pt-fx=

联立解得

t=2.7s

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