题目内容

【题目】如图所示,在的竖直匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道与一水平绝缘轨道在N点平滑相接,半圆形轨道平面与电场线平行,其半径,N为半圆形轨通最低点,P为圆弧的中点,一带负电的小滑块质量,与水平轨道间的动摩擦因数,位于N点右侧1.5m的M处,g取,求:

(1)小滑块从M点到Q点重力和电场力分别做的功;

(2)要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点Q,则小滑块应以多大的初速度向左运动?

(3)在第(2)问的情况下,小滑块通过P点时对轨道的压力是多大?

【答案】(1) , (2) (3) 0.6N,方向水平向左

【解析】

(1)小滑块从M点到Q点重力做的功:

代入数据解得:

电场力做的功:

代入数据解得:

(2)设滑块恰好到达Q点时速度为v,则由在Q点合力提供向心力知:

滑块从M开始运动到达Q点过程中,由动能定理得:

代入数据联立解得:;

(3)设滑块到达P点时速度为,则从开始运动至到达P点过程中,由动能定理得:

又因为在P点时,轨道对小滑块的支持力提供向心力得:

代入数据联立解得:,方向水平向右;

由牛顿第三定律知小滑块通过P点时对轨道的压力是0.6N,方向水平向左。

答:(1)小滑块从M点到Q点重力和电场力分别做的功,;

(2)要使小滑块恰能运动到半圆形轨道的最高点Q,则小滑块应以向左运动.

(3)小滑块通过P点时对轨道的压力是,方向水平向右.

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