题目内容

如图所示,ABCD为竖直放在场强为E=104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆形轨道,轨道的水平部分与其半圆相切,A为水平轨道上的一点,而且AB=R=0.2m,把一质量m=0.1kg、带电荷量q=+1×10-4 C的小球放在水平轨道的A点由静止开始释放,小球在轨道的内侧运动.(g取10 m/s2)求:  

(1)小球到达C点时的速度是多大?
(2)小球到达C点时对轨道压力是多大?
(3)若让小球安全通过D点,开始释放点离B点至少多远?

(1)2m/s    (2)3N     (3)0.5m

解析试题分析:(1)设小球在C点的速度大小是 对小球由A→C的过程应用动能定理则有:

解得
(2)设小球在C点对轨道的压力大小为在C点的圆轨道径向,小球受到轨道对它的弹力和电场力,
应用牛顿第二定律有:

解得
(3)设释放点离B点为x时,小球恰好通过D点,速度为,沿半径方向只受重力,
应用牛顿第二定律有:

对小球由释放点到D点的过程应用动能定理则有:

联立两式解得
考点:带电粒子在复合中的运动
点评:本题中物体不仅受重力的作用,还有电场力,在解题的过程中,一定要分析清楚物体的受力和运动过程,根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解。

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