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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...

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=1.0×104N/C.现有一质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上与B端距离s=1.0m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,求:
(1)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力;
(2)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.

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(1)根据牛顿第二定律求出带电体运动的加速度,根据运动学公式求出B点的速度大小,在B点靠重力和支持力提供圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律求出支持力的大小,从而根据牛顿第三定律,得出带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力. (2)从B点到C点有电场力、重力、摩擦力做功,根据动能定理求出摩擦力做的功. 【解析】 (1)设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为a, 根据牛顿第二定律有qE=ma 解得m/s2 设带电体运动到B端的速度大小为vB,则 解得 设带电体运动到圆轨道B端时受轨道的支持力为N,根据牛顿第二定律有 解得 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N′=N=5N 方向:竖直向下 (2)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电=qER=0.32J 设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为W摩,对此过程根据动能定理有 解得 W摩=-0.72J 答:(1)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力为5N,方向竖直向下. (2)带电体沿圆弧形轨道从B端运动到C端的过程中,摩擦力做的功为-0.72J.
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考点分析:
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电压表:Vl:(量程5V,内阻约5kΩ);v2:(量程15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器:R1:(阻值0-l0Ω);R2:(阻值0一100Ω)
电源:E(电动势为4V,内阻约为0.04Ω);  导线和开关
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(1)若在x0y坐标系中作出一条图线,如图一所示实斜线,由此可判断纸带做______直线运动.(填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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