题目内容
【题目】如图,光滑的水平轨道AB,与半径为R的光滑的半圆轨道BCD相切于B点,水平轨道部分存在水平向右的场强为E的匀强电场,半圆形轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高点.一质量为m带正电荷量q的小球从距B点距离为x的某点在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动,恰能通过最高点D,(重力加速度为g)则:
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(1)小球通过B点开始做圆周运动时对轨道的压力;
(2)小球开始运动时距B点的距离x.
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】
根据小球恰好能能通过最高点求得小球在D点的速度速度,再根据动能定理得小球在B点的速度,根据牛顿第二定律求得小球对轨道的压力;根据动能定理求得小球开始运动时距B点的水平距离x。
(1)小球恰好能通过最高点点D,则有在D点时满足:![]()
解得:![]()
小球从B点到D点只有重力做功,根据动能定理有:![]()
根据牛顿第二定律知,在B点有:![]()
联立解得:FN=6mg
由牛顿第三定律知,小球对轨道的压力也为6mg;
(2)小球释放到运动到D点只有电场力和重力做功,根据动能定理有:
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代入数据解得:![]()
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