题目内容

1.如图所示,ABCD为竖直放在场强为E=104V/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=+1×10-4C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?

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.

解答 解:(1)由A点到C点应用动能定理有:
Eq(AB+R)-mgR=$\frac{1}{2}$mvC2
代入数据解得:vC=2 m/s
(2)在C点应用牛顿第二定律得:
FN-Eq=m$\frac{{{v}_{c}}^{2}}{R}$
代入数据得: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.
答:(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.

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.

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