题目内容
【题目】如图,AB为竖直的
光滑圆弧绝缘轨道,其半径为0.5m,A点与圆心O等高,最低点B与绝缘水平面平滑连接,整个轨道处在水平向右的匀强电场中,场强为5×103N/C.将一个质量为0.1kg,电荷量为+8×105C的滑块(可视为指点)从A 由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数为0.05,取g=10m/s2,则滑块
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A. 第一次经过B点时速度值为
m/s
B. 第一次经过B点是对B点的压力为1.2N
C. 在水平面向右运动的加速度值为3.5m/s2
D. 在水平面上通过的总路程为6m
【答案】D
【解析】
(1,2)对AB过程由动能定理可求得B点的速度,再根据向心力公式即可求得B点的支持力,由牛顿第三定律即可求得压力大小;(3)根据牛顿第二定律求解在水平面向右运动的加速度;(4)滑块在水平轨道运动时,只有电场力和摩擦力对其做功,由动能定理求得水平轨道上的总路程.
A.设小滑块第一次到达B点时的速度为vB,根据动能定理可得:mgR-qER=
mvB2,解得
,选项A错误;
B.最低点B对小滑块运用牛顿第二定律可得:FN′-mg=m
,根据牛顿第三定律:FN=FN′,所以小滑块第一次经过圆弧形轨道最低点B时对B点的压力:FN=3mg-2qE=2.2N,选项B错误;
C.在水平面向右运动的加速度:
,解得a=4.5m/s2,选项C错误;
D.电场力大小:qE=8×10-5×5×103N=0.4N;摩擦力大小:f=μmg=0.05×0.1×10N=0.05N,可知:qE>f;所以小滑块最终在圆弧轨道的下部分往复运动,并且小滑块运动到B点时速度恰好为零,对小滑块运用动能定理可得:mgR-qER-μmgx=0-0,解得小滑块在水平轨道上通过的总路程:x=6m.选项D正确;
故选D.
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