问题
计算题
(12分)如图所示,在水平向左匀强电场中,有一光滑半圆绝缘轨道竖直放置,轨道与一水平绝缘轨道MN连接,半圆轨道所在竖直平面与电场线平行,其半径R = 40cm。一带正电荷的小滑块质量为m =kg,已知小滑块所受电场力
,且与水平轨道间的摩擦可忽略,取g = 10m/s2,求:
(1)要小滑块恰能运动到圆轨道的最高点L,滑块应在水平轨道上离N点多远处释放?
(2)这样释放的滑块通过P点时对轨道压力是多大?(P为半圆轨道中点)
答案
(1)S=1m(2)2.4N
题目分析:(1)滑块刚能通过轨道最高点条件是 (3分)
滑块由释放点到最高点过程由动能定理: (2分)
代入数据得:S=1m (1分)
(2)滑块过P点时,由动能定理: (2分)
在P点由牛顿第二定律: (2分)
代入数据得:N=2.4N (1分)
根据牛顿第三定律可知,轨道受到压力大小2.4N (1分)
点评:难度中等,明确最高点的速度不为零,在最高点时应有重力提供向心力,利用动能定理求解问题时只需注意初末位置,对运动过程可一带而过