問題詳情:
如圖所示,粗糙傾斜軌道AB透過光滑水平軌道BC與光滑豎直圓軌道相連,B處有一段小圓弧,長度不計,C爲切點。一個質量m=0. 04kg、電量的帶負電絕緣小物塊(可視爲質點)從A點靜止開始沿斜面下滑,傾斜軌道AB長L=4. 0m,且傾斜軌道與水平方向夾角爲,帶電絕緣小物塊與傾斜軌道的動摩擦因數,小物塊在過B、C點時沒有機械能損失,所有軌道都絕緣,運動過程中小物塊的電量保持不變,空氣阻力不計,只有豎直圓軌道處在豎直向下的勻強電場中,場強. (cos37°=0. 8,sin37°=0. 6)求:
(1)小物塊運動到B點時的速度大小;
(2)如果小物塊剛好可以過豎直圓軌道的最高點,求豎直圓軌道的半徑;
(3)如果豎直圓軌道的半徑R=1. 8m,求小物塊第二次進入圓軌道時上升的高度。
【回答】
(1)4m/s (2)0. 64m (3)0. 32m
【解析】
(1)從A到B過程由牛頓第二定律得:
沿斜面做勻加速直線運動
解得
(2)剛好過圓軌道最高點時
從B點到圓軌道最高點由動能定理得
解得R=0. 64m
(3)如恰好到豎直圓軌道最右端時:
解得:R0=1. 6m
因爲,故小物塊不會脫離軌道;
小物塊第一次衝上圓軌道高度時速度變爲0,然後返回傾斜軌道h1高處再滑下,第二次再進入圓軌道達到的高度爲H2。
從圓軌道返回斜面過程:
從斜面再次進入圓軌道過程:
兩式聯立求解得
所以
知識點:帶電粒子在電場中的運動
題型:解答題