分析 (1)在小滑塊運(yùn)動(dòng)的過程中,重力對(duì)滑塊做正功,摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功,電場(chǎng)力對(duì)滑塊做正功,根據(jù)動(dòng)能定理可以求得滑塊開始下滑處離MN的高度;
(2)在N點(diǎn)時(shí),對(duì)滑塊受力分析,由牛頓第二定律可以求得滑塊受到的軌道對(duì)滑塊的支持力的大小,由牛頓第三定律可以求滑塊得對(duì)軌道壓力.
(3)滑塊從Q點(diǎn)飛離時(shí)恰好能落到MN中點(diǎn),由平拋運(yùn)動(dòng)的公式即可求出滑塊在Q點(diǎn)的速度,然后結(jié)合動(dòng)能定理即可求出.
解答 解:(1)滑塊帶負(fù)電,則受到的電場(chǎng)力的方向向上,滑塊從靜止到到達(dá)Q的過程中,重力對(duì)滑塊做正功,摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功,電場(chǎng)力對(duì)滑塊做正功,由動(dòng)能定理得:
mg(h-2R)+qE2R-μmgx=12mv2-0,
滑塊恰能達(dá)到最高點(diǎn),重力和電場(chǎng)力提供向心力,由牛頓第二定律得:mg-qE=mv2R,
代入數(shù)據(jù)解得:v=1m/s,h=0.55m;
(2)設(shè)滑塊在N點(diǎn)的速度為v1,滑塊從N到Q的過程中重力和電場(chǎng)力做功,由動(dòng)能定理得:
qE•2R-mg•2R=12mv12-12mv2,
設(shè)滑塊在N點(diǎn)所受的壓力為FN,由牛頓第二定律得:FN+qE−mg=mv21R
代入數(shù)據(jù)解得:v1=2m/s,F(xiàn)N=0.5N,
由牛頓第三定律可知,滑塊通過N點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為0.5N;
(3)從Q點(diǎn)飛離后做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向:2R=12gt2
所以:t=√2×2Rg=√2×2×0.210=0.2√2s
恰好能落到MN中點(diǎn),則:x′=12x=12×0.6=0.3m
又:x′=vQt
所以:vQ=x′t=0.30.2√2=1.5√2m/s>1m/s,滑塊能通過Q點(diǎn).
設(shè)釋放點(diǎn)的高度為h′,則滑塊從靜止到到達(dá)Q的過程中,重力對(duì)滑塊做正功,摩擦力對(duì)滑塊做負(fù)功,電場(chǎng)力對(duì)滑塊做正功,由動(dòng)能定理得:
mg(h′-2R)+qE•2R-μmgx=12mv2Q-0,
代入數(shù)據(jù)得:h′=0.55625m
答:(1)要使小滑塊恰能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn),則滑塊開始下滑處離MN的高度是0.55m;
(2)這樣運(yùn)動(dòng)的滑塊通過N點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力是0.5N;
(3)使小滑塊由靜止滑下并從Q點(diǎn)飛離時(shí)恰好能落到MN中點(diǎn),該點(diǎn)離水平軌道的高度是0.55625m.
點(diǎn)評(píng) 本題中涉及到的物體的運(yùn)動(dòng)的過程較多,對(duì)于不同的過程要注意力做功數(shù)值的不同,特別是在離開最高點(diǎn)之后,滑塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析是本題中的難點(diǎn),一定要學(xué)會(huì)分不同的方向來分析和處理問題.
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 4 W,8 W | B. | 4W,6 W | C. | 2 W,3 W | D. | 2 W,4 W |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | mv22eL | B. | mv2Sne | C. | ρnev | D. | \frac{ρev}{SL} |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 所有原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相等 | |
B. | 在核反應(yīng)中,質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒 | |
C. | 氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出γ射線 | |
D. | 只要光照射金屬電極的時(shí)間足夠長(zhǎng),就能發(fā)生光電效應(yīng) |
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