题目内容

如图,绝缘的光滑圆弧曲面固定在竖直平面内,B为曲面最低点.曲面上的A点与曲面圆心O的连线与竖直方向成夹角θ=37°.曲面所在区域和B点左下方的区域内都存在电场强度大小都为E的匀强电场,方向分别是水平向右和竖直向上.开始时有一质量为m的带电小球处于A点恰好保持静止.此后将曲面内的电场撤去,小球沿曲面下滑至B点时以大小为v0的速度水平抛出,最后落在电场内地面的P点,P点与B点间的水平距离为L. 已知tan37°=0.75,重力加速度为g,求:

(1)小球的带电性及电荷量q.

(2)小球运动到P点瞬间的速度vP的大小.

 

【答案】

(1)

(2)

【解析】(1)带电小球在A点恰好保持静止,可知小球带正电.(2分)

由受力平衡条件得

                     ①(3分)

解得小球的电荷量

                          ②(2分)

(2)小球在B点水平抛出,水平方向匀速运动,有

                            ③(2分)

在竖直方向做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有

mg-qE=ma                        ④(3分)

由运动学公式得小球竖直方向的速度

vy=at                            ⑤(2分)

运动到P点瞬间的速度

                    ⑥(2分)

 联立解得

                ⑦(2分)

 

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