问题标题:
【如图所示,有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN竖直放置与一水平绝缘轨道MN相切连接,轨道半径R=20cm,MN长x=60cm,在MN的右侧连接一光滑斜面,斜面倾角θ=37°,在轨道上M点左侧存在E=1×103N/C的竖直】
问题描述:
如图所示,有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN竖直放置与一水平绝缘轨道MN相切连接,轨道半径R=20cm,MN长x=60cm,在MN的右侧连接一光滑斜面,斜面倾角θ=37°,在轨道上M点左侧存在E=1×103N/C的竖直匀强电场,场强方向向下.一带负电、电荷量q=10-4C的小滑块质量m=20g,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,从斜面上某处静止滑下,(滑块经过M点时无能量损失),取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)要使小滑块恰能运动到圆轨道的最高点,则滑块开始下滑处离MN的高度是多少?
(2)这样运动的滑块通过N点时对圆弧轨道的压力是多大?
(3)试问在斜面上是否存在一处,使小滑块由静止滑下并从Q点飞离时恰好能落到MN中点,若存在则求出该点离水平轨道的高度,若不存在请说明理由.
李筱颿回答:
(1)滑块带负电,则受到的电场力的方向向上,滑块从静止到到达Q的过程中,重力对滑块做正功,摩擦力对滑块做负功,电场力对滑块做正功,由动能定理得:
mg(h-2R)+qE2R-μmgx=12
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