题目内容
【题目】如图所示,在水平地面
上方存在范围足够大的竖直向上的匀强电场
,
.水平面上竖直放置一绝缘轨道
,
部分为粗糙直轨道,且与水平方向夹角为
,
为光滑圆轨道,与
在
点处相切.轨道与地面相切于
点,
点处切线沿水平方向,圆轨道半径
.现将一质量为
的带电物块(大小忽略不计)从斜面上
点(图中未标出)静止释放,物块与
轨道间动摩擦因数为
,物块带电量为
.结果物块恰能通过
点.不计空气阻力,重力加速度
.(
,
)求:
![]()
(1)物块通过
点时速度
大小.
(2)物块释放处
点与
点之间的距离
.
(3)若要使物块离开
点后,垂直落到轨道
上,则轨道
需要整体竖直向上移动的距离为多少(计算结果可保留分数).
【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】(1)物块在这个场中受到向下的重力和向上的电场
,所以合力为:
,
,故
.
(2)由能量关系可知,重力和电场力实际从
做功,摩擦力在
做功,共同引起动能变化:
,
其中,
,
,
,
,
,解得
.
(3)设速度为
时,物体能垂直落到轨道
上由速度关系可列式:
①,
由位移关系可列式:
……②,
其中由(2)算得
,
,
,
联解①②得
,
,
即要使
提高
,使物体少做
的功,故
③,解得
.
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