如图所示,绝缘光滑水平轨道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×

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,绝缘光滑水平轨道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=0.40 m. 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=0.10 kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0 m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量q=8.0×10-5C,取g=10 m/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从B端运动到C端的过程中,摩擦力做的功.

◎ 答案

(1)8.0 m/s2;4.0 m/s.(2)5.0 N.(3)-0.72 J.

◎ 解析


试题分析:(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=qE/ m=8.0 m/s2                                                 
设带电体运动到B端的速度大小为vB,则=2as,             
解得vB=4.0 m/s.                                         
(2)设带电体运动到圆弧形轨道B端时受轨道的支持力为FN,根据牛顿第二定律
FN-mg=m                             
解得                FN=mg+m=5.0 N                      
根据牛顿第三定律可知,带电体对圆弧轨道B端的压力大小FN′=FN=5.0 N.
(3)设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W,根据动能定理得
W+W-mgR=0-m                
因电场力做功与路径无关,所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中,电场力所做的功
W=qER=0.32 J,                       
联立解得           W=-0.72 J.                             
(另解:全过程用动能定理: 可得

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,绝缘光滑水平轨道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×…”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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