如圖所示,AB是一傾角為θ=37°的絕緣粗糙直軌道,滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.30,BCD是半徑為R=0.2m的光滑圓弧軌道,它們相切于B點,C為圓弧軌道的最低點,整個空間存在著豎直向上的勻強電場,場強E=4.0×103N/C,質(zhì)量m=0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下.已知斜面AB對應(yīng)的高度h=0.24m,滑塊帶電荷q=-5.0×10-4C,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.求:
(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端B點時的速度大;
(2)滑塊滑到圓弧軌道最低點C時對軌道的壓力.
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(1)滑塊沿斜面滑下的過程中,受到的滑動摩擦力
       f=μ(mg+qE)cos37°=0.96N  
設(shè)到達斜面底端時的速度為v,根據(jù)動能定理得
(mg+qE)h-f
h
sin37°
=
1
2
m
v21

解得      v 1=2.4m/s. 
(2)滑塊從B 到C 點,由動能定理可得:
(mg+qE)R(1-cos37°)=
1
2
m
v22
-
1
2
m
v21

當(dāng)滑塊經(jīng)過最低點時,有
 FN-(mg+qE)=
mv22
R

由牛頓第三定律:FN,=FN
解得:FN,=11.36N
答:(1)滑塊從斜面最高點滑到斜面底端B點時的速度大小是2.4m/s;
(2)滑塊滑到圓弧軌道最低點C時對軌道的壓力是11.36N.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(12分)為了研究過山車的原理,物理小組提出了下列的設(shè)想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個小物塊以初速度,從某一高處水平拋出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)(g取10m/s2,)求:

       (1)小物塊的拋出點和A點的高度差;

   (2)要使小物塊不離開軌道,并從水平軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件;

   (3)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾    斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件。

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