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?
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【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:
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代入数据解得:![]()
电场力做的功:
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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:
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滑块从M开始运动到达Q点过程中,由动能定理得:
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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:
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又因为在P点时,轨道对小滑块的支持力提供向心力得:
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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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