问题 计算题

如图所示,BC是半径为R圆弧形的光滑且绝缘的轨道,位于竖直平面内,其下端与水平绝缘轨道平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中,电场强度为E.现有一质量为m、带正电q的小滑块(可视为质点),从C点由静止释放,滑到水平轨道上的A点时速度减为零.若已知滑块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,求:

(1)滑块通过B点时的速度大小;

(2)滑块经过圆弧轨道的B点时,所受轨道支持力的大小;

(3)水平轨道上AB两点之间的距离.

答案

(1)(2)NB=3mg-2qE(3)

题目分析:(1)小滑块从C到B的过程中,只有重力和电场力对它做功,设滑块经过圆弧轨道B点时的速度为vB,根据动能定理有    解得                                          

(2)根据牛顿运动定律有              解得 NB=3mg-2qE                                                    

(3)小滑块在AB轨道上运动时,所受摩擦力为 f=μmg

小滑块从C经B到A的过程中,重力做正功,电场力和摩擦力做负功。设小滑块在水平轨道上运动的距离(即A、B两点之间的距离)为L,则根据动能定理有:

mgR-qE(R+L)-μmgL=0

解得

点评:本题考查分析和处理物体在复合场运动的能力.对于电场力做功W=qEd,d为两点沿电场线方向的距离.

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