Question

【題目】如圖所示，固定在豎直平面內的絕緣細半圓管軌道在C點與絕緣的水平地面平滑連接，半圓管的半徑R=1.6 m，管內壁光滑，兩端口C、D連線沿豎直方向，CD右側存在場強大小E=1.5×103 N/C、方向水平向左的勻強電場；水平面AB段表面光滑，長L1=6.75 m，BC段表面粗糙，長L2=5.5 m。質量m=2.0 kg、電荷量q=0.01 C的帶正電小球在水平恒力F=10.0 N的作用下，從A點由靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后撤去拉力F，小球進入半圓管后通過端口D時對圓管內軌道有豎直向下的壓力ND=15 N。小球與水平面BC段之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，取g=10 m/s2。求：

（1）小球通過端口D時的速度大小vD；

（2）小球通過半圓管中點P時與圓管的作用力大小NP；

Answer 1

【答案】（1）2m/s（2）0

【解析】

(1)在端口由牛頓第二定律有：

解得：

(2)設小球經(jīng)過半圓管中點時的速度大小為，從到的過程中由動能定理可得：

解得：

在點由牛頓第二定律有：

解得：