题目内容

【题目】如图所示,BC是半径为R的圆弧形的光滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度为E,P为一质量为m,带正电q的小滑块体积很小可视为质点,重力加速度为g.

(1)若小滑块P能在圆弧轨道上某处静止,求其静止时所受轨道的支持力的大小.

(2)若将小滑块P从C点由静止释放,滑到水平轨道上的A点时速度减为零,已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为求:

滑块通过圆弧轨道末端B点时的速度大小以及所受轨道的支持力大小

水平轨道上A、B两点之间的距离.

【答案】(1) (2) (3)

【解析】

(1)滑块在某点受重力、支持力、电场力三个力处于平衡,根据共点力平衡求出支持力的大小;
(2)①小滑块从C到B的过程中,只有重力和电场力对它做功,根据动能定理求解.根据圆周运动向心力公式即可求解;②由动能定理即可求出AB的长.

(1)受力如图,滑块在某点受重力、支持力、电场力平衡,有:,由牛顿第三定律得:

(2)①小滑块从C到B的过程中,设滑块通过B点时的速度为,由动能定理得:

代入数据解得:

通过B前,滑块还是做圆周运动,由牛顿第二定律得:,

由牛顿第三定律得:

代入数据解得:

(3)令A、B之间的距离为,小滑块从C经B到A的过程中,由动能定理得:

解得:

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