如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40m.

如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.40m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104 N/C.现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m的位置,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零.已知带电体所带电荷q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少.
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王铭铭 春芽

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解题思路:(1)带电体在光滑水平轨道上由电场力作用下,从静止开始做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可求出加速度大小,由运动学公式可算出到B端的速度大小.(2)带电体运动到B端时,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,由牛顿第二、三定律可求出带电体对圆弧轨道的压力.(3)带电体从B端运动到C端的过程中,电场力做功为qER.由电场力做功、重力作功及动能的变化,由动能定理求出摩擦力做的功.

(1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a,根据牛顿第二定律:qE=ma 解得:a=qEm=8×10−5×1040.1m/s2=8m/s2 设带电体运动到B端时的速度为vB,则:v2B=2as 解得:vB=2as=4m/s (2)设带电体运动到圆轨道B端时...

点评:
本题考点: 动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 利用牛顿第二、三定律与运动学公式相结合,同时还运用动能定理,但电场力、重力做功与路径无关,而摩擦力做功与路径有关.

1年前

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