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10m/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?
分析:(1)应用动能定理研究小球由A→C的过程,求出小球在C点的速度大小,
(2)对小球在C点进行受力分析,找出径向提供向心力的外力,应用牛顿第二定律解决.
(3)小球恰好通过D点时,小球的重力提供向心力,A到D的过程中重力和电场力做功,根据动能定律即可求得结果.
解答:解:(1)由A点到C点应用动能定理有:
Eq(AB+R)-mgR=
1
2
mvC2
解得:vC=2 m/s
(2)在C点应用牛顿第二定律得:
FN-Eq=m
v
2
c
R

得FN=3 N
由牛顿第三定律知,小球在C点对轨道的压力为3 N.
(3)小球要安全通过D点,必有mg≤m
v
2
D
R

设释放点距B点的距离为x,由动能定理得:
Eqx-mg?2R=
1
2
mvD2
以上两式联立可得:x≥0.5 m.
答案:(1)小球到达C点时的速度是2 m/s;
(2)小球到达C点时对轨道压力是3N
(3)若让小球安全通过D点,开始释放点离B点至少0.5 m
点评:在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,特别是小球恰好过D点的条件,根据动能定理和牛顿第二定律灵活列式求解.
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网