如图所示AB为半径R=1m四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E=1×V/m竖直向上的匀强电场,有一质量m=lkg带电量q=1.4×C正电荷的物体(可视为质点),从A点

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示AB为半径R=1m四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E=1×V/m竖直向上的匀强电场,有一质量m=lkg带电量q=1.4×C正电荷的物体(可视为质点),从A点的正上方距离A点H处由静止开始自由下落(不计空气阻力),BC段为长L=2m,与物体动摩擦因素=0.2的粗糙绝缘水平面,CD段为倾角=且离地面DE高h=0.8m的斜面。求:
(1)若H=1m,物体能沿轨道AB到达最低点曰,求它到达B点时对轨道的压力大小?
(2)通过你的计算判断:是否存在某一H值,能使物体沿轨道AB经过最低点B后最终停在距离B点0.8m处?
(3)若高度H满足:,请通过计算标示出物体从C处射出后打到的范围。(已知。不需要计算过程,但要具体的位置。不讨论物体的反弹以后的情况。)

◎ 答案

(1)8N;(2)不存在该H值;(3)在斜面上距离D点范围内或者在水平面距离上距离D点0.2m范围内

◎ 解析


试题分析:(1)物体由静止运动到B点的过程中,根据动能定理: 
到达B点以后由支持力,重力,电场力的合力提供向心力: 
可以求得  
根据牛顿第三定律,支持力与压力大小相等,方向相反,所以物体对轨道的压力大小为8N,方向竖直向下
(2)要使物体沿轨道AB到达最低点B,当支持力为0时,最低点有个最小速度v
 可得:v=2m/s
在粗糙水平面滑行时的加速度a=μg=2m/s
物体最终停止的位置距离B : 
即物体能沿着轨道从A运动到B,停的位置最近离B点1m,所以不存在这样的H
(3)在滑行过程中,若速度较小则平抛后会落在CD斜面上,若速度较大时,平抛后会落在DE斜面上。

在斜面上距离D点范围内(如图PD之间区域)    
在水平面距离上距离D点0.2m范围内(如图DQ之间区域)  
点评:此类题型结合了圆周运动、动能定理以及平抛知识,通过数理分析最终形成结论,要求较高。

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示AB为半径R=1m四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E=1×V/m竖直向上的匀强电场,有一质量m=lkg带电量q=1.4×C正电荷的物体(可视为质点),从A点…”主要考查了你对  【动能定理】  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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