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如图所示,光滑绝缘水平面与半径为R的光滑绝缘圆弧轨道相切于B点,其中OB竖直,O...

如图所示,光滑绝缘水平面与半径为R的manfen5.com 满分网光滑绝缘圆弧轨道相切于B点,其中OB竖直,OC水平,且AB=OB=OC=R,在整个空间存在水平向右的匀强电场,场强大小为E.质量为m的带正电小球从A点静止释放,刚到达C点时对圆弧轨道的压力为3mg.重力加速度为g.,不计空气阻力.求:
(1)小球所带的电量和小球到达C点时的速度大小;
(2)小球离开C点后在空中运动到某点D(图中未画出)时,速度达到最小值,求小球从C点运动到D点的过程电势能的变化.

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(1)小球从A运动到C的过程中,电场力做功qE•2R,重力做功-mgR,根据动能定理得到电场力与到达C点速度的关系式;在C点,由电场力与轨道的压力的合力提供小球所需要的向心力,根据牛顿第二定律列出压力与速度的关系式,联立可求得电量和到达C点的速度大小; (2)小球离开C点后在空中运动到某点D时,受到电场力和重力作用,将小球的运动分解为水平和竖直两个方向:水平方向做匀加速直线运动,竖直方向做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学速度公式得到到达D点的速度与时间的表达式,再根据数学知识求解速度最小时所用的时间,求出小球水平方向的位移,即可求出电势能的变化. 【解析】 (1)对于小球,从A运动到C的过程中,由动能定理得    qE•2R-mgR= 在C点,由牛顿第二定律得:N-qE=m 又由题,N=3mg 联立解得,q=,vC= (2)离开C点后在空中运动时,小球受到电场力和重力作用,将小球的运动分解为水平和竖直两个方向:水平方向做匀加速直线运动,竖直方向做匀减速直线运动,则有: 水平方向:ax==g,vx=axt=gt    竖直方向:ay=g,vy=vC-ayt=-gt 故小球的速度为v== 由数学知识可得t=时速度有最小值,最小速度为vmin=,vmin与水平方向夹角为45°. 在水平方向上位移为  s=== 从C点到D点,电场力做功为W=qEs= 故减少的电势能为△Ep=W=. 答:(1)小球所带的电量是,小球到达C点时的速度大小是; (2)求小球从C点运动到D点的过程电势能减小量为.
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考点分析:
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②乙同学利用他自己做实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以manfen5.com 满分网v2为纵轴,以h为横轴,画出了如丙图所示的图线.
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A.19.6        B.9.80    C.4.90     D.2.45
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B.从轻绳与钉子相碰到小球刚达到最低点过程,重力的功率先减小后增大
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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