题目内容
如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平,BC段为光滑圆弧,对应的圆心角θ= 370,半径r=2.5m,CD段平直倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×l05N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×l0-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后,沿水平轨道向左滑行,在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点,0.1s以后,场强大小不变,方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变,取g=10m/s2.sin370=0.6,cos370=0.8。求:
(1) .弹簧枪对小物体所做的功;
(2) .在斜轨上小物体能到达的最高点为P,求CP的长度。
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解(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf,由动能定理得
Wf-mgr(l-cosθ)=
mv02 ……2分
代人数据得Wf=0.475J ……2分
(2)取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1,
由牛顿第二定律得-mgsinθ-μ(mgcosθ+qE)=ma1 ……1分
小物体向上做匀减速运动,经t1=0.1s后,速度达到v1,有v1=v0+a1t1 ……1分
由③可知v1=2.1m/s,
设运动的位移为s1,有sl-v0t1+
a1t12 ……1分
电场力反向后,设小物体的加速度为a2,由牛顿第二定律得
-mgsinθ-μ(mgcosθ-qE)=ma2 ……1分
设小物体以此加速度运动到速度为0,运动的时间为t2,位移为s2,有
0=v1+a2t2 ……1分
s2=v1t2+
a2t22 ……1分
设CP的长度为s,有 s=s1+s2 ……1分
联立相关方程,代人数据解得 s=0.57m ……1分
如图所示,在倾角为α的斜面上,放一质量为m的小球,小球和斜坡及挡板间均无摩擦,当挡板绕O点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中,则有( )
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| A. | 斜面对球的支持力逐渐增大 | B. | 斜面对球的支持力逐渐减小 |
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| C. | 挡板对小球的弹力先减小后增大 | D. | 挡板对小球的弹力先增大后减小 |