题目内容

如图所示,在E=103V/m的水平向左匀强电场中,有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R=40cm,一带正电荷q=10-4C的小滑块质量为m=40g,与水平轨道间的动摩因数μ=0.2,取g=10m/s2,求:
(1)小滑块由静止释放,如果恰能通过圆轨道的最高点L,通过L的速度是多少?
(2)要小滑块恰能通过圆轨道的最高点L,滑块应在水平轨道上离N点多远处释放?
分析:(1)复合场的等效最高点在L点的右侧,所以小滑块过L点的条件是:重力恰好提供向心力;
(2)从释放点到最高点的过程中,重力和电场力对小滑块做功,根据动能定律即可求得结果.
解答:解:(1)滑块刚能通过轨道最高点条件是mg=m
v2
R

代入数据得:v=
Rg
=2
m/s
(2)滑块由释放点到最高点过程由动能定理:
Eqs-μmgS-mg2R=
1
2
mv2

整理得:S=
m(
1
2
v2+2gR)
Eq-μmg

代入数据得:S=20m
答:(1)小滑块恰能通过圆轨道的最高点L,通过L的速度是2m/s;
(2)滑块应在水平轨道上离N点20m远处释放.
点评:本题中涉及到的物体的运动的过程较多,对于不同的过程要注意力做功数值的不同,一定要学会分不同的方向来分析和处理问题.
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