题目内容

7.如图所示,水平绝缘光滑轨道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=0.50m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104 N/C.现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m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上与竖直方向夹角为53°的C点时,速度恰好为零.已知带电体所带电荷q=+8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体所达到圆弧轨道的B端时,轨道对带电体的支持力大小;
(2)带电体沿圆弧形轨道运动到C点过程中,摩擦力对带电体所做的功.

分析 (1)在AB段由动能定理求的B点的速度,在B点根据牛顿第二定律求的作用力.
(2)带电体从B端运动到C端的过程中,由电场力做功、重力作功及动能的变化,结合动能定理求出摩擦力做功

解答 解:(1)从A到B由动能定理可得$qEs=\frac{1}{2}{mv}_{B}^{2}-0$
在B点$N-mg=\frac{{mv}_{B}^{2}}{R}$
联立解得N=4.2N
(2)从A到C由动能定理可得qE(s+Rsin53°)-mgR(1-cod53°)+Wf=0-0
解得Wf=-0.92J
答:1)带电体所达到圆弧轨道的B端时,轨道对带电体的支持力大小为4.2N;
(2)带电体沿圆弧形轨道运动到C点过程中,摩擦力对带电体所做的功为-0.92J

点评 本题主要运用动能定理,抓住电场力、重力做功与路径无关,而摩擦力做功与路径有关

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