如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径

如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径

题型:不详难度:来源:
如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长绝缘粗糙轨道,AB与CD通过四分之一绝缘光滑圆弧形轨道平滑连接,圆弧的圆心为O,半径R=0.50 m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强的大小E=1.0×104 N/C,现有质量m=0.20 kg,电荷量q=8.0×10-4 C的带电体(可视为质点),从A点由静止开始运动,已知sAB=1.0 m,带电体与轨道AB、CD间的动摩擦因数均为0.5.假定带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.求:(g=10 m/s2)
 
(1)带电体运动到圆弧形轨道C点时的速度;
(2)带电体最终停在何处.
答案
(1) 10 m/s     (2)与C点的竖直距离为m处
解析

试题分析:(1)设带电体到达C点时的速度为v,
从A到C由动能定理得:qE(sAB+R)-μmg sAB-mgR=mv2  (3分)
解得v=10 m/s(1分)
(2)设带电体沿竖直轨道CD上升的最大高度为h,从C到D由动能定理得:
-mgh-μqEh=0-mv2(3分)
解得h=m(1分)
在最高点,带电体受到的最大静摩擦力Ffmax=μqE=4 N,
重力G=mg=2 N
因为G<Ffmax
所以带电体最终静止在与C点的竖直距离为m处.(2分)
举一反三
(13分)如图所示,在两条平行的虚线内存在着宽度为L、场强为E的匀强电场,在与右侧虚线相距也为L处有一与电场平行的屏。现有一电荷量为+q、质量为m的带电粒子(重力不计),以垂直于电场线方向的初速度v0射入电场中,v0方向的延长线与屏的交点为O。试求:

(1)粒子从射入到打到屏上所用的时间;
(2)粒子打到屏上的点P到O点的距离;
(3)粒子在整个运动过程中动能的变化量。
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如图甲所示, A、B、C、D为固定于竖直平面内的闭合绝缘轨道,AB段、CD段均为半径R=1.6 m的半圆,BC、AD段水平,AD=BC=8 m.B、C之间的区域存在水平向右的有界匀强电场,场强E=5×105 V/m.质量为m=4×10-3kg、带电量q=+1×10-8C的小环套在轨道上.小环与轨道AD段的动摩擦因数为μ=,与轨道其余部分的摩擦忽略不计.现使小环在D点获得沿轨道向左的初速度v0=4 m/s,且在沿轨道AD段运动过程中始终受到方向竖直向上、大小随速度变化的力F(变化关系如图乙)作用,小环第一次到A点时对半圆轨道刚好无压力.不计小环大小,g取10 m/s2.求:

(1)小环运动第一次到A时的速度多大?
(2)小环第一次回到D点时速度多大?
(3)小环经过若干次循环运动达到稳定运动状态,此时到达D点时速度应不小于多少?
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如图所示,在绝缘水平面上方存在着足够大的水平向右的匀强电场,带正电的小金属块以一定初速度从A点开始沿水平面向左做直线运动,经L长度到达B点,速度变为零.此过程中,金属块损失的动能有2/3转化为电势能.金属块继续运动到某点C(图中未标出)时的动能和A点时的动能相同,则金属块从A开始运动到C整个过程中经过的总路程为(      )
A.1.5LB.2LC.3LD.4L

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(16分)如图所示,固定在地面上的光滑圆弧轨道AB、EF,他们的圆心角均为90°,半径均为R。一质量为m ,上表面长也为R的小车静止在光滑水平面CD上,小车上表面与轨道AB、EF的末端B、E相切。一质量为m的物体(大小不计)从轨道AB的A点由静止下滑,由末端B滑上小车,小车在摩擦力的作用下向右运动。当小车右端与壁DE刚接触时,物体m恰好滑动到小车右端且与小车共速。小车与DE相碰后立即停止运动但不粘连,物体则继续滑上圆弧轨道EF,以后又滑下来冲上小车。求:

(1)物体从A点滑到B点时的速率;
(2)物体与小车之间的滑动摩擦力;
(3)水平面CD的长度;
(4)当物体再从轨道EF滑下并滑上小车后,如果小车与壁BC相碰后速度也立即变为零,最后物体m停在小车上的Q点,则Q点距小车右端的距离。
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(10分)如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方O点处有一正点电荷,D点为O点在斜面上的垂足,OM=ON。带负电的小物体以初速度v1=5m/s从M点沿斜面上滑, 到达N点时速度恰好为零,然后又滑回到M点时速度大小变为v2=3m/s。若小物体电荷量保持不变,可视为点电荷。

(1)带负电的小物体从M向N运动的过程中电势能如何变化?电场力共做多少功?
(2)N点离斜面底边的高度h为多少?
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