(16分)如图所示,ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道,圆弧半径为.A点与圆心O等高,B、C点处于竖直直径的两端.PA是一段绝缘的竖直圆管,两者在A点平滑连接,整个装置处于方

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

(16分) 如图所示,ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道,圆弧半径为.A点与圆心O等高,B、C点处于竖直直径的两端.PA是一段绝缘的竖直圆管,两者在A点平滑连接,整个装置处于方向水平向右的匀强电场中.一质量为、电荷量为的小球从管内与C点等高处由静止释放,一段时间后小球离开圆管进入圆弧轨道运动.已知匀强电场的电场强度为重力加速度),小球运动过程中的电荷量保持不变,忽略圆管和轨道的摩擦阻力.求:

(1)小球到达B点时速度的大小;
(2)小球到达B点时对圆弧轨道的压力;
(3)小球在圆弧轨道运动过程中速度最大为多少?

◎ 答案

(1) (2) (3)

◎ 解析


试题分析: (1)小球从P运动到A的过程中,由动能定理得: (3分)
解得:        (2分)
(2)小球在最低点B时,根据牛顿第二定律得:        (2分)
解得:        (2分)
则由牛顿第三定律得:小球对圆弧轨道的压力大小为       (1分)
(3)重力场和电场看成等效场;对小球等效最低点为F点,在F点小球的速度最大,设OF与竖直方向的夹角为,在此位置小球所受的电场力与重力的合力方向沿半径向外,则有:
则知:         (2分)
设小球在圆弧轨道运动过程中速度最大为,小球从P到F的过程,根据动能定理得:
         (2分)
解得:         (2分)

◎ 知识点

    专家分析,试题“(16分)如图所示,ABC是固定在竖直平面内的绝缘圆弧轨道,圆弧半径为.A点与圆心O等高,B、C点处于竖直直径的两端.PA是一段绝缘的竖直圆管,两者在A点平滑连接,整个装置处于方…”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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