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(10分)如圖所示,在一個大小為V/m,方向水平向左的勻強電場中,有一個小物塊,質量為80g,帶正電荷,與水平軌道之間的動摩擦因數0.2,在水平軌道的末端處,連接一個光滑的半圓形軌道,半徑為40cm,取10m/s2,求:

(1)若小物塊恰好運動到軌道的最高點,那么小物塊應該從水平軌道的哪個位置釋放?

(2)如果在第(1)問的位置釋放小物塊,當它運動到(軌道中點)點時對軌道的壓力等于多少?

 

【答案】

(1)20N  (2)3.0N

【解析】

試題分析:(1)物塊能通過軌道最高點的臨界條件是解得v=2m/s (2分)

設小物塊釋放位置距處為,則由動能定理

(2分)

解得,即小物塊應該從在水平位置距處為20m處開始釋放(1分)

(2)P點到最高點由動能定理:(2分)

物塊到P點時,(2分)

解得  由牛頓第三運動定律可得物塊對軌道的壓力為3.0N(1分)...

考點:本題利用物體在電場中的圓周運動考查向心力公式和動能定理的綜合應用,要理解題目中恰好通過最高點的含義是重力提供向心力,可以求出在最高點的速度,再結合動能定理求解.

 

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(1)若小物塊恰好能運動到軌道的最高點,求小物塊在水平軌道上的釋放點距離N點多遠?
(2)如果在第(1)問的位置釋放小物塊,當它運動到P(軌道中點)點時對軌道的壓力等于多大?

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