如图所示,ABC为一绝缘轨道,其中AB段是位于竖直平面的[1/4]圆弧形光滑轨道,半径(R=0.45m),BC段是粗糙的

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  • 解题思路:(1)A到B的过程中只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出小物块到达B点的速度大小.

    (2)根据电场强度求出电场力的大小,根据竖直方向上平衡求出支持力的大小.

    (3)根据速度时间公式求出匀减速直线运动的加速度,根据牛顿第二定律求出摩擦力的大小,结合f=μN求出动摩擦因数的大小.

    (1)小物块从A滑到B的过程,由机械能守恒定律得:mgR=

    1

    2mvB2

    解得:vB=

    2gR=

    2×10×0.45m/s=3m/s

    (2)小物块在BC轨道上受到的电场力的大小:

    F=qE=5.0×10-6×4.0×104N=0.2N

    小物块受到支持力的大小:

    N=mg+F=(0.1×l0+0.2)N=1.2N

    (3)小物块在BC轨道上运动受力如图所示,做匀减速直线运动的加速度:

    a=

    0−vB

    t=

    −3

    1=-3m/s2

    根据牛顿第二定律得:f=ma=0.1×3N=-0.3 N

    负号表示摩擦力方向与小物块运动方向相反.

    所以,小物块与BC间的动摩擦因数为:

    μ=[f/N=

    0.3

    1.2]=0.25

    答:(1)小物块到达B点时速度的大小为3m/s.

    (2)小物块进入水平轨道BC后,受到电场力和支持力的大小分别为0.2N、1.2N.

    (3)小物块与BC间的动摩擦因数为0.25.

    点评:

    本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系;向心力;动能定理.

    考点点评: 本题考查了机械能守恒定律,牛顿第二定律和运动学公式,难度不大,关键理清物体在整个过程中的运动规律,正确地进行受力分析.