精英家教網(wǎng)如圖所示,現(xiàn)在有一個(gè)小物塊,質(zhì)量為m=80g,帶上正電荷q=2×10-4C.與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.2,在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E=103V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個(gè)光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g=10m/s2,求:
(1)小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放?
(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少?
分析:(1)物塊恰好到達(dá)最高點(diǎn),在最高點(diǎn)軌道對(duì)物塊的作用力為零,根據(jù)牛頓第二定律求出在最高點(diǎn)的速度,結(jié)合動(dòng)能定理求出小物塊在水平軌道上的釋放點(diǎn)距離N點(diǎn)的距離.
(2)根據(jù)動(dòng)能定理求出到達(dá)P點(diǎn)的速度,根據(jù)徑向的合力提供向心力,通過牛頓第二定律求出軌道對(duì)物塊的作用力,從而得出物塊對(duì)軌道的壓力.
解答:解:(1)物塊能通過軌道最高點(diǎn)的臨界條件是僅重力提供向心力,則有:mg=m
v2
R

 解得:v=
gR
=
10×0.4
m/s=2m/s
設(shè)小物塊釋放位置距N處為s,根據(jù)能量守恒得:
  Eqs=μmgs+
1
2
mv2
+mg?2R
解得s=20m,即小物塊應(yīng)該從在水平位置距N處為20m處開始釋放;
(2)物塊到P點(diǎn)時(shí),
1
2
mv2
+mgR+EqR=
1
2
m
v
2
P

 解得:vP=
14
m/s
在P點(diǎn),由電場(chǎng)力與軌道的彈力的合力提供向心力,則有:
   FN-Eq=
m
v
2
P
R

 解得:FN=3.0N
由牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律可得物塊對(duì)軌道的壓力:F
 
N
=FN=3.0N;
答:
(1)小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),小物塊應(yīng)該從在水平位置距N處為20m處開始釋放.
(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于3.0N.
點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵知道最高點(diǎn)的臨界情況是軌道對(duì)物塊的作用力為零,以及知道做圓周運(yùn)動(dòng),靠徑向的合力提供向心力,結(jié)合牛頓第二定律和動(dòng)能定理解題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,現(xiàn)在有一個(gè)小物塊,質(zhì)量為m=80g,帶上正電荷q=2×10-4C.與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.2,在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E=103V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個(gè)光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g=10m/s2,求:
(1)小物塊能夠運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放?
(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少?
(3)同位置釋放,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí),突然撤去電場(chǎng),加一磁場(chǎng)B=2T,垂直紙面向里,能否運(yùn)動(dòng)到L點(diǎn)?如果最后運(yùn)動(dòng)能到水平面MN之間,則速度為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,現(xiàn)在有一個(gè)小物塊,質(zhì)量為m=80g,帶上正電荷q=210-4C。與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)m =0.2,在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E=103V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個(gè)光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g =10m/s2,求:

(1)小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放?

(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少?

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科目:高中物理 來源:2014屆四川省高三11月月考物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

(15分)如圖所示,現(xiàn)在有一個(gè)小物塊,質(zhì)量為m=80g,帶上正電荷q=2104C。與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)m =0.2,在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E=103V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個(gè)光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g =10m/s2,求:

(1)小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放?

(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少?

 

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科目:高中物理 來源:2011年浙江省高考物理模擬試卷(二)(解析版) 題型:解答題

如圖所示,現(xiàn)在有一個(gè)小物塊,質(zhì)量為m=80g,帶上正電荷q=2×10-4C.與水平的軌道之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.2,在一個(gè)水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,E=103V/m,在水平軌道的末端N處,連接一個(gè)光滑的半圓形軌道,半徑為R=40cm,取g=10m/s2,求:
(1)小物塊能夠運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn),那么小物塊應(yīng)該從水平哪個(gè)位置釋放?
(2)如果在上小題的位置釋放小物塊,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到P(軌道中點(diǎn))點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少?
(3)同位置釋放,當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)時(shí),突然撤去電場(chǎng),加一磁場(chǎng)B=2T,垂直紙面向里,能否運(yùn)動(dòng)到L點(diǎn)?如果最后運(yùn)動(dòng)能到水平面MN之間,則速度為多少?

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