如图所示,现有一个带正电小物块,质量m=20g,电荷量q=2×10-4C,与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.2...
问题详情:
如图所示,现有一个带正电小物块,质量m=20 g,电荷量q=2×10-4 C,与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.2,处在水平向左的匀强电场中,电场强度E=1×103 V/m.在水平轨道的末端N处,连接一个光滑的半圆形轨道,半径R=40 cm,取g=10 m/s2,求:
⑴若小物块恰好能运动到轨道的最高点,则小物块在轨道最高点时速度的大小;
⑵若小物块恰好能运动到轨道的最高点,则小物块应该从距N点多远处由静止释放?
⑶若在上小题的位置释放小物块,则在从释放到最高点的过程中,小物块在距水平地面多高处动能最大?(结果可保留根号)
【回答】
⑴物块能通过轨道最高点的临界条件是mg=m (2分)
解得v=2 m/s (2分)
⑵设小物块释放位置距N处为x
Eqx-μmgx- mg·2R=mv2 (3分)
解得x=1.25m (2分)
即小物块应该从在水平位置距N处为1.25 m处开始释放
⑶因为Eq=0.2N, mg=0.2N 所以Eq=mg (2分)
当电场力与重力的合力沿半径方向时,小物块的速度最大,也就是动能最大。
此时,物块与圆心连线与竖直方向成45°, (2分)
则h=R-Rcos45°=m=0.12m (2分)
知识点:静电场及其应用单元测试
题型:计算题