题目内容
30.如图所示,直角三角形的斜边倾角为30°,底边BC长为2L,处在水平位置,斜边AC是光滑绝缘的。在底边中点O处放置一正电荷Q。一个质量为m、电量为q的带负电的质点从斜面顶端A沿斜边滑下,滑到斜边上的垂足D时速度为v。(将(1),(2)题正确选项前的标号填在题后括号内)
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(1)在质点的运动中不发生变化的是( )
①动能
②电势能与重力势能之和
③动能与重力势能之和
④动能、电势能、重力势能三者之和
A.①②
B.②③
C.④
D.②
(2)质点的运动是( )
A.匀加速运动
B.匀减速运动
C.先匀加速后匀减速的运动
D.加速度随时间变化的运动
(3)该质点滑到非常接近斜边底端C点时速率vC为多少?沿斜面向下的加速度aC为多少?
30. (1)C
(2)D
(3)因为BD=
=BO=OC=OD,则B、C、D三点在以O为圆心的同一圆周上,是O点处点电荷Q产生的电场中的等势点,所以,q由D到C的过程中电场力作功为零。由机械能守恒定律,
mgh=
m
-
mv2
其中 h=
sin60°=
sin30°sin60°=2L×
×
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得 vC=
质点在C点受三个力的作用:电场力f=
,方向由C指向O点;重力mg,方向竖直向下;支撑力
,方向垂直于斜面向上。
根据牛顿定律,有
mgsin
-fcos
=maC
mgsin30°-
cos30°=maC
得,aC=
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