题目内容

5.如图所示,一固定直杆AB长为L=2m,与竖直方向的夹角为θ=53°,一质量为m=4kg,电荷量为q=+3×10-5C的小球套在直杆上,球与杆间的动摩擦因数为μ=$\frac{6}{7}$.直杆所在处空间有水平向右的匀强电场,场强为E=106N/C,求:
(1)小球所受摩擦力的大小
(2)小球静止起从杆的最高点A滑到最低点B时的速度大小v1

分析 (1)对小球进行受力分析,抓住垂直于杆的方向小球受力平衡,求出小球与杆间的弹力从而求出摩擦力的大小;
(2)最后在小球运动过程中根据动能定理求小球在最低点时的速度大小;

解答 解:(1)小球受力可知,电场力为:F=qE=3×10-5×106N=30N,
弹力为:N=mgsinθ-Fcosθ=(40×0.8-30×0.6)N=14N,
摩擦力大小为:f=μN=$\frac{6}{7}$×14N=12N,
(2)小球从最高点运动到最低点过程中,由动能定理得:
(Fsinθ+mgcosθ-f)L=$\frac{1}{2}$mv12-0,
代入数据可解得:v1=6m/s;   
小球滑到低端时的速度大小为6m/s
答:(1)小球所受摩擦力的大小是12N;
(2)小球静止起从杆的最高点A滑到最低点B时的速度大小v1是6m/s.

点评 本题考查了求小球的速度,分析清楚小球的运动过程、对小球正确受力分析是解题的关键,应用动能定理可以解题.

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