综合题12.0分
物理

17.如图,固定在竖直平面内的绝缘细半圆管轨道在C点与绝缘的水平地面平滑连接,半圆管的半径R=1.6m,管内壁光滑,两端口C、D连接沿竖直方向,CD右侧存在场强大小E=N/C、方向水平向左的匀强电场,水平面AB段表面光滑,长,BC段表面粗糙,长,质量m=2.0kg、电荷量q=0.01C的带正电小球在水平恒力F=10.0N的作用下从A点由静止开始运动,经过一段时间后撤去外力F,消去进入半圆管后通过端口D时对圆管内轨道有竖直向下的压力=15N。小球与水平面BC段之间的动摩擦因数,取,求:

(1)小球通过端口D时的速度大小

(2)小球通过半圆管中点P时与圆管的作用力大小

(3)撤去外力F时小球的速度大小

正确答案及相关解析

正确答案

(1)2m/s(2)0 (3)9m/s

解析

(1)在端口D由牛顿第二定律有,解得:

(2)设小球经过半圆管中点P时的速度大小为,从PD的过程中由动能定理可得,解得

P点由牛顿第二定律有,解得

(3)设F作用的距离为s,从AD由动能定理有,解得

F作用的过程中由动能定理得,解得

考查方向

本题考查了动能定理、竖直面内圆周运动、牛顿第二定律知识点,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与匀变速直线运动公式、功能关系、电势能等知识点交汇命题。

解题思路

(1)根据重力弹力合力提供向心力求出在D点的速度;(2)对P到D过程,根据动能定理求出在P点速度,再据弹力电场力合力提供向心力求解弹力;(3)对小球从A到D过程和力F作用过程根据动能定理列方程求解速度。

易错点

不知道沿半径方向的合力提供向心力,不会划分物理过程找出规律导致错误。