(2)7qE(3)不可能使小球经过C点打到木板的最左端M点。
设小球经过C点的速度为
,从C到木板MN的中点的时间为t
对小球,从C到木板MN的中点,有
……①……1分
……②……1分
由①②:
……③……1分
(2)(4分)
设小球运动到B点时的速度为
,对小球,从B到C由动能定理得:
……④……1分
设在B点轨道对小球的作用力为F,则
……⑤……1分
由③④⑤得:F=7qE ……⑥……1分
由牛顿第三定律得,小球运动到B点时对轨道的压力的大小为7qE……⑦……1分
(3)(3分)
这位同学的分析不合理。
设小球经过C点的最小速度为
,则
……⑧……1分
设此情景下小球从圆弧轨道上的C点经过时间
打到木板上,且经过的水平距离为
,则
…… ⑨……1分
由⑧⑨得,
……⑩……1分
由于
>R,则无论如何调节释放点到A点的距离L,不可能使小球经过C点打到木板的最左端M点。
评分说明:①到⑩各1分
本题考查粒子在复合场中的运动,难度较大,小球从P点释放后受到重力和电场力作用,由动能定理可求得小球在A点速度,经过C点后受到垂直于速度的重力和电场力的作用,小球做类平抛运动,由水平方向匀速直线运动和竖直方向匀加速直线运动可求得经过C点速度大小,以小球经过BC段为研究对象,应用动能定理,克服重力和电场力做功等于动能的变化量,由此求得在B点的速度,在B点由合力提供向心力,由圆周运动公式可求得支持力大小,小球经过C点时由重力和电场力提供向心力时速度最小,由经过C点后的类平抛运动的规律可求得此时的水平距离,由此可判断该同学的分析不合理