如圖所示,現有一個帶正電小物塊,質量m=20g,電荷量q=2×10-4C,與水平軌道之間的動摩擦因數μ=0.2...
來源:國語幫 1.38W
問題詳情:
如圖所示,現有一個帶正電小物塊,質量m=20 g,電荷量q=2×10-4 C,與水平軌道之間的動摩擦因數μ=0.2,處在水平向左的勻強電場中,電場強度E=1×103 V/m.在水平軌道的末端N處,連接一個光滑的半圓形軌道,半徑R=40 cm,取g=10 m/s2,求:
⑴若小物塊恰好能運動到軌道的最高點,則小物塊在軌道最高點時速度的大小;
⑵若小物塊恰好能運動到軌道的最高點,則小物塊應該從距N點多遠處由靜止釋放?
⑶若在上小題的位置釋放小物塊,則在從釋放到最高點的過程中,小物塊在距水平地面多高處動能最大?(結果可保留根號)
【回答】
⑴物塊能透過軌道最高點的臨界條件是mg=m (2分)
解得v=2 m/s (2分)
⑵設小物塊釋放位置距N處爲x
Eqx-μmgx- mg·2R=mv2 (3分)
解得x=1.25m (2分)
即小物塊應該從在水平位置距N處爲1.25 m處開始釋放
⑶因爲Eq=0.2N, mg=0.2N 所以Eq=mg (2分)
當電場力與重力的合力沿半徑方向時,小物塊的速度最大,也就是動能最大。
此時,物塊與圓心連線與豎直方向成45°, (2分)
則h=R-Rcos45°=m=0.12m (2分)
知識點:靜電場及其應用單元測試
題型:計算題