题目内容
【题目】如图所示,在B处所在的竖直虚线边界左侧空间有一竖直向上的匀强电场,其大小E=10N/C,电场区域内有一倾角为
的固定光滑足够长绝缘斜面,A点距水平地面的高度为h=1m。BC段为一粗糙绝缘水平面,其长度为S=1.0m,其动摩擦因数为
。斜面AB与水平面BC连接处由一段极短的光滑小圆弧连接(图中未标出),C点正上方O处有一钉子,悬挂一长L=0.5m的轻细线,其下端连接一粘性极强且质量不计的橡皮泥,紧挨水平面但不接触,现将一质量为m=1kg、电荷量为q=2.0C的正电小球(可视为质点)由A点静止释放后(g取
)。求:
(1)小球到达B点时的速度大小;
(2)接触橡皮泥后瞬间轻绳的拉力;
(3)要使球接触橡皮泥后细线不松弛,求小球在斜面上的释放区间。
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【答案】(1)
(2)
(3)
或![]()
【解析】
(1)小球由A到B运动过程,根据动能定理,得:
①
解得小球到达B点时的速度:
;
(2)小球由A到C运动过程,根据动能定理,得:
②
小球在C点时,由牛顿第二定律可得:
③
联立②③两式解得:
;
(3)设释放点距B点的距离d
①小球刚好到达C
④
解得:
;
②小球刚好摆到与O点同一水平位置的圆轨道处,由动能定理得:
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解得:
;
③能达到圆形轨道最高点,在最高点,由牛顿第二定律可得:
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小球从A到圆轨道的最高点过程中,由动能定理得:
,
解得:
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∴小球释放点距B点的距离应为:
或
。
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