题目内容

如图所示,在E=1×104V/m的水平方向的匀强电场中,有一光滑的半圆形绝缘轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆形轨道所在的竖直平面与电场线平行,PQN圆弧的中点,其半径R=0.40m。一带正电量为q=1×10-4C、质量为m=0.10kg的小滑块,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2。求:

(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点Q,滑块应在水平轨道上离N点多远处开始释放?

(2)在(1)中这样释放的滑块通过P点时对轨道的压力是多大?

 

(1)L=1.25 m

(2)6 N

解析:(1)由动能定理,设过Q点的速度为v

qEL-2mgR-μmgL=mv2/2(2分)

恰能过最高点的条件为mg=mv2 /R (2分)

解得:L=1.25 m(2分)

(2)设滑块在P点的速度为v1

qE(L+R)-mgR-μmgL=mv12/2(2分)

设滑块在P点所受的压力为NN-qE=mv12/R(2分)解得:N=6 N(1分)由牛顿第三定律,滑块通过P点时对轨道的压力大小为6 N(1分)

 

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