如图所示,一“”形绝缘导轨竖直放置,处在水平向右的匀强电场中。左边的半圆弧与水平杆AB、CD相切于A、C两点,两水平杆的高度差为2L,杆AB、CD长度均为4L,O为AD、BC连线的交

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,一“”形绝缘导轨竖直放置,处在水平向右的匀强电场中。左边的半圆弧与水平杆AB、CD相切于A、C两点,两水平杆的高度差为2L,杆AB、CD长度均为4L,O为AD、BC连线的交点,虚线MN、PQ的位置如图,其中AM ="MP" =" CN" =" NQ=" L,PB=QD=2L。虚线MN左边的导轨光滑,虚线MN右边的导轨与小球之间的动摩擦因数为μ。现把一质量为m,电荷量为-q的小球穿在杆上,自N点由静止释放后,小球刚好可到达A点。已知静电力常量为k,重力加速度为g。求

(1) 匀强电场的电场强度E的大小;
(2)小球到达半圆弧中点时,该小球对半圆弧轨道的压力大小;
(3)若在O处固定一点电荷+Q,并将该带电小球自D点以某速度向左瞬间推出,结果小球可沿杆运动到B点。求从D到B点过程中小球所受摩擦力的最大值。

◎ 答案

(1) E= (2) N=8mg (3) fm=μ(mg +)

◎ 解析


试题分析:(1)  小球由N到A过程, 对小球列动能定理:
EqL—2mgL=0        (2分)
E=     (2分)
(2)  小球在圆弧的中点时,由牛顿第二定律得:
N—Eq=m     (2分)
小球由N到圆弧的中点过程中,对小球列动能定理:
Eq(2L)—mgL=mv2          (2分)
由  E=,得 
N=8mg      (2分)
由牛顿第三定律可知:N=N'=8mg        (1分)
(3)   经分析可知,小球在P点的压力最大,则:
N=mg+     (1分)
fm=μ N        (1分)
fm=μ(mg +)       (1分)
点评:能够分析物体的受力情况和运动情况,选择合适的运动过程运用动能定理求解.动能定理的优点在于适用任何运动包括曲线运动.动能定理的应用范围很广,可以求速度、力、功等物理量,特别是可以去求变力功.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一“”形绝缘导轨竖直放置,处在水平向右的匀强电场中。左边的半圆弧与水平杆AB、CD相切于A、C两点,两水平杆的高度差为2L,杆AB、CD长度均为4L,O为AD、BC连线的交…”主要考查了你对  【牛顿第二定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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