问题
计算题
(10分)如图所示,空间存在水平向右的匀强电场. 在竖直平面内建立平面直角坐标系,在坐标系的一象限内固定绝缘光滑的半径为的1/4圆周轨道
,轨道的两端在坐标轴上。质量为
的带正电的小球从轨道的
端由静止开始滚下,已知重力为电场力的2倍,
求:(1)小球在轨道最低点时对轨道的压力;
(2)小球脱离点后开始计时,经过多长时间小球运动到
点的正下方?并求出此时小球距
的竖直高度
是多大?
答案
(1)2mg (2) 8R
题目分析:(1) 小球从释放到运动至轨道最低点的过程中,由动能定理得:
(2分),
在轨道最低点时,有: (2分)
联立上述各式得:(1分),
(1分)
(2)小球的运动,在竖直方向是自由落体运动,水平方向是往返运动。
由运动的分解可知,当水平速度变为零时,有:
(1分) 得:
(1分)
设经历运动到B点的正下方,则:
(1分)
在竖直方向上,有: (1分)
点评:此题较难。解决此类问题只需要把电场力看成一个普通的恒力分析就行了;分析问题时一定要弄清物体的运动轨迹,是什么运动。