题目内容

9.如图所示,一根对称的V字形玻璃管倒置于竖直平面内,V字形玻璃管所在空间充满着方向竖直向下的匀强电场,场强大小E=1000V/m.一个质量m=10-4kg、带电量q=-2×10-6C的小球(小球直径比玻璃管内直径稍小),从A点由静止开始在管内运动,小球与管壁间的动摩擦因数为μ=0.5.已知AB、BC两管长度均为l=2m,倾角α=37°,且管顶B处有一段很短的光滑圆弧,小球在运动过程中带电量保持不变.g=10m/s2.求:
(1)小球第一次运动到B点所需的时间t;
(2)从开始运动到最终停止,系统产生的热量Q.

分析 (1)小球从A到B的过程中,根据牛顿第二定律求出加速度,由运动学公式求出时间;
(2)根据能量守恒求系统产生的热量;

解答 解:(1)设小球重力为G,则G=mg
小球从A点由静止开始做匀加速直线运动到B点的过程中,设加速度大小为a.
根据牛顿第二定律有Eqsinα-Gsinα-μN=ma
Eqcosα=Gcosα+N
带入数据解得 a=2m/s2                     
由匀变速直线运动规律有 l=$\frac{1}{2}a{t}_{\;}^{2}$
解得 t=$\sqrt{2}$s                     
(2)由能量守恒定律得Q=qElsinα-mglsinα
解得 Q=1.2×10-3J
答:(1)小球第一次运动到B点所需的时间t为$\sqrt{2}s$;
(2)从开始运动到最终停止,系统产生的热量Q为$1.2×1{0}_{\;}^{-3}s$.

点评 本题考查了牛顿定律的应用,同时考查了能量守恒定律的应用,分析清楚滑块的运动过程是解题的前提与关键,难度不大.

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