题目内容
20.(1)小滑块在AB轨道上所受的滑动摩擦力的大小;
(2)恰能沿圆轨道经过最高点D时的速度vD的大小;
(3)小滑块的初速度v0的大小.
分析 (1)由滑块的受力情况求出滑块对AB轨道的压力,再由f=μN求滑动摩擦力.
(2)小滑块恰好能沿竖直圆轨道做完整的圆周运动,在D点,由重力和电场力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求vD.
(3)对整个过程,运用动能定理列式求解初速度v0的大小.
解答 解:(1)滑块所受的电场力大小 F=qE=mg,方向竖直向下,则小滑块在AB轨道上所受的滑动摩擦力的大小 f=μ(mg+F)=2μmg;
(2)在D点,由牛顿第二定律得
F+mg=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{R}$
则得 vD=$\sqrt{2gR}$
(3)对整个过程,由动能定理得
-fL-(F+mg)•2R=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
解得 v0=$\sqrt{10gR+4μgL}$
答:
(1)小滑块在AB轨道上所受的滑动摩擦力的大小为2μmg;
(2)恰能沿圆轨道经过最高点D时的速度vD的大小为$\sqrt{2gR}$;
(3)小滑块的初速度v0的大小为$\sqrt{10gR+4μgL}$.
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
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4.气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球里掉下一个物体,经17s物体到达地面,则物体脱离气球时的高度为(取g=10m/s2)( )
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