Question

【題目】如圖所示,MN是豎直平面內的1/4圓弧軌道,絕緣光滑,半徑R=lm。軌道區域存在E = 4N/C、方向水平向右的勻強電場。長L1=5 m的絕緣粗糖水平軌道NP與圓弧軌道相切于N點。質量、電荷量的金屬小球a從M點由靜止開始沿圓弧軌道下滑,進人NP軌道隨線運動,與放在隨右端的金屬小球b發生正碰,b與a等大,不帶電, ,b與a碰后均分電荷量,然后都沿水平放置的A、C板間的中線進入兩板之間。已知小球a恰能從C板的右端飛出,速度為,小球b打在A板的D孔,D孔距板基端,A,C板間電勢差,A,C板間有勻強磁場,磁感應強度5=0.2T,板間距離d=2m,電場和磁編僅存在于兩板之間。g=10m/s2求:

(1)小球a運動到N點時,軌道對小球的支持力FN多大?

(2 )碰后瞬間,小球a和b的速度分別是多大?

(3 )粗糙絕緣水平面的動摩擦因數是多大?

Answer 1

【答案】（1） （2）， （3）

【解析】試題分析：根據動能定理可求出小球a到達N點時的速度，根據牛頓第二定律可求出小球受到的支持力；的關鍵通過計算得出小球b做勻速圓周運動．從而求出碰后小球b的速度；根據動量守恒定律可求出碰前瞬間小球a的速度，然后根據動能定理可求出動摩擦因數。

(1)設小球a運動到N點時的速度為vao，則根據動能定理有：

在N點時根據牛頓第二定律有：

解得vao = 10m/s FN =11N

(2)設a、b碰撞后電荷量分別是和，則

設碰后小球a速度為va2,由動能定理有：

解得：va2= 4m/s

對小球b有： ,

即mbg = Fb電，所以小球b向上做勻速圓周運動。

設小球b做勻速圓周運動的半徑為r，則

設小球b碰后速度為vb2，則

解得：r = 4m vb2=8m/s

(3)設碰撞前，小球a的速度設為va1，由動量守恒定律有

解得：va1= 8"m/s

小球a從N至P過程中，由動能定理有：

解得：μ =0.36