如图所示AB为半径R=1m四分之一光滑绝缘竖直圆弧轨道,在四分之一圆弧区域内存在着E=1×106V/m竖直向上的匀强电场

1个回答

  • (1)物体由静止运动到B点的过程中,根据动能定理得,

    mg(R+H)−qER=

    1

    2mvB2,

    到达B点以后由支持力、重力、电场力的合力提供向心力,有:FN−mg+qE=m

    vB2

    R,

    代入数据,联立两式解得FN=8N;

    根据牛顿第三定律,支持力和压力大小相等,方向相反,所以物体对轨道的压力为8N,方向竖直向下.

    (2)要使物体沿轨道AB到达最低点B,当支持力为零时,最低点有个速度v,

    −mg+qE=m

    v2

    R,

    代入数据解得v=2m/s,

    在粗糙水平面上的加速度大小a=μg=2m/s2

    物体最终停止的位置距离B的距离x=

    v2

    2μg=

    4

    4=1m>0.8m,

    即物体能沿着轨道从A点运动到B点,停的位置最近离B点1m,所以不存在这样的H值.

    (3)在滑行的过程中,若速度较小则平抛后会落在CD斜面上,若速度较大时,平抛后会落在DE斜面上.

    在斜面上距离D点

    5

    9m范围内,(如图PD之间区域)

    在水平面上距离D点0.2m范围内(如图DQ之间区域).

    答:(1)它到达B点时对轨道的压力大小为8N;

    (2)不存在这样的H值.

    (3)在斜面上距离D点

    5

    9m范围内,(如图PD之间区域),在水平面上距离D点0.2m范围内(如图DQ之间区域).