如图所示,固定在竖直平面内的光滑绝缘轨道,由一段斜直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道半径为R.一质量为m的小物块(可视为质点)从斜直轨道上的A点由静止开始下滑
◎ 题目
如图所示,固定在竖直平面内的光滑绝缘轨道,由一段斜直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道半径为R.一质量为m的小物块(可视为质点)从斜直轨道上的A点由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.A点距轨道最低点的竖直高度为4R.已知重力加速度为g. (1)求小物块通过圆形轨道最高点C时速度v的大小和轨道对小物块支持力F的大小; (2)现使小物块带电,其电荷量为+q, a.若在空间加一竖直向下的匀强电场,小物块仍从A点由静止开始下滑,小物块到达C点时,轨道对小物块的支持力为2F,求所加匀强电场场强E的大小; b.若在空间加一垂直纸面向里的匀强磁场,小物块仍从A点由静止开始下滑,小物块到达C点时,轨道对小物块的支持力为
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◎ 答案
(1)根据机械能守恒定律有mg?(4R-2R)=
所以v=
根据牛顿第二定律有mg+F=m
所以F=3mg (2)a.设加电场后小物块到达C点时的速度为v1,根据动能定理和牛顿第二定律有mg?2R+qE?2R=
又因为F=3mg 所以E=
b.设加磁场后小物块到达C点时的速度为v2,根据动能定理和牛顿第二定律有mg?2R=
又因为F=3mg 所以B=
答:(1)求小物块通过圆形轨道最高点C时速度为
(2)所加匀强电场场强E= |