5,如图所示,在竖直平面内,AB为水平放置的绝缘粗糙轨道,CD为竖直放置的足够长的绝缘粗糙轨道,

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  • 电场力 F电 = qE = 8N ,方向水平向右 (因为带电体从A点由静止开始向右运动)

    带电体与 AB 间滑动摩擦力 f1 = μmg = 1N

    带电体与 CD 间滑动摩擦力 f2 = μF电 = 4N

    1、从A到C ,由动能定理可得 :F电·(SAB+R) - f1·SAB - mgR = ½mVc² - 0

    代入数据解得 :Vc = 10m/s

    2、设带电体从C点继续上升的高度为 h ,则由动能定理可得 :-mgh - f2h = 0 - ½mVc²

    代入数据解得 :h = 5/3 m

    由于带电体与轨道之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 ,

    即 带电体与 CD 间的最大静摩擦力等于 4N ,而带电体的重力 mg = 2N ,

    所以 ,带电体在CD上速度减为零后不再回落 ,

    带电体最终停在 C 点上方 5/3 m 处 .

    说明 :

    1、在CD上运动时 ,轨道对带电体的支持力水平向左 ,与水平向右的电场力平衡 ,

    所以 ,滑动摩擦力 f2 = μF电 (注意 :此时与重力无关 !)

    2、在匀强电场中 ,电场力做功与路径无关 ,等于电场力乘以沿电场方向的位移

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