如圖所示,水平絕緣軌道
與處于豎直平面內(nèi)的半圓形絕緣光滑軌道
平滑連接,半圓形軌道的半徑
。軌道所在空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度
,F(xiàn)有一電荷量
,質(zhì)量
的帶電體(可視為質(zhì)點(diǎn)),在水平軌道上的
點(diǎn)由靜止釋放,已知
點(diǎn)與圓形軌道最低點(diǎn)
距離
.帶電體與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)
,重力加速度
,取
.求:![]()
(1)帶電體運(yùn)動(dòng)到圓形軌道的最高點(diǎn)
時(shí),速度的大?
(2)帶電體第一次經(jīng)過(guò)
點(diǎn)后,落在水平軌道上的位置到
點(diǎn)的距離?
(3)帶電體在軌道上運(yùn)動(dòng)對(duì)軌道能產(chǎn)生的最大壓力大?
(1)
(2)
(3)![]()
解析試題分析:(1)在水平軌道上時(shí)滑動(dòng)摩擦力為
,電場(chǎng)力為
,所以在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中加速度為
,所以到達(dá)B時(shí)其速度為
即
。
從B到C根據(jù)動(dòng)能定理則
,所以![]()
(2)從C出發(fā)后豎直方向自由落體,水平方向勻加速直線運(yùn)動(dòng),則
則
,則![]()
(3)最大壓力應(yīng)該在與豎直方向夾角為
處,即![]()
則
通過(guò)上述方程求解則,當(dāng)角度為45°時(shí),支持力取得最大值,即8.45N
考點(diǎn):動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)
點(diǎn)評(píng):本題考查了通過(guò)動(dòng)能定理求速度以及通過(guò)圓周運(yùn)動(dòng)、結(jié)合數(shù)理知識(shí)分析取得最大值的條件。
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