题目内容
【题目】如图所示,在电场强度E=103 V/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,一带电荷量为q=+10-4C的小滑块的质量m=40g,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度取g=10 m/s2,问:
(1)若使小滑块恰好运动到圆轨道的最高点C,滑块应在水平轨道上离N点多远处由静止释放?
(2)若小滑块恰好能运动到圆轨道的最高点C,试求小滑块落地点离N点的距离多大?落地时的速度是多大?
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【答案】(1) 20 m (2) 0.6m,
m/s
【解析】
(1)设滑块与N点的距离为L,由动能定理可得
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小滑块在C点时,重力提供向心力,有
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联立上式得L=20 m。
(2)小滑块经过C点后,在竖直方向上做的是自由落体运动,由
,
得滑块运动的时间
s
滑块在水平方向上只受到电场力的作用,做匀减速运动,由(1)可得v=2m/s,由牛顿第二定律可得
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水平方向的位移
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代入解得x=0.6 m
滑块落地时竖直方向上的速度大小
4m/s
水平方向的速度大小
1 m/s
落地时速度大小
v地=![]()
解得v地=
m/s
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