Question

（15分）如圖所示，在豎直平面內有范圍足夠大、水平向左的勻強電場。一絕緣U形彎桿由兩段直桿和一半徑為R的半圓環(huán)MAP組成，固定在紙面所在的豎直平面內。PQ、MN水平且足夠長，NMAP段是光滑的。現(xiàn)有一質量為m、帶電量為+q的小環(huán)套在MN桿上，它所受電場力為重力的3/4（重力加速度為g）。現(xiàn)在M右側D點由靜止釋放小環(huán)，小環(huán)剛好能到達P點。

（1）求D、M間的距離X₀；
（2）求上述過程中小環(huán)第一次通過與O等高的A點時彎桿對小環(huán)作用力的大小；
（3）若小環(huán)與PQ間動摩擦因數(shù)為μ（設最大靜摩擦力與動摩擦力大小相等且大于電場力），現(xiàn)將小環(huán)移至M點右側4R處由靜止開始釋放，球小環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功。

Answer 1

⑴⑵⑶

解析試題分析：（1）（5分）從D點到P點，由動能定理得：
得
（2）（5分）從P到A點，由動能定理得：
在A點，由牛頓第二定律得：  得：
（3）（5分）從M點右側4R處釋放，到達P點： ，
小球到達P點后向右運動位移x后速度為零，
根據(jù)動能定理有：qE 4R－mg2R－qE x－µmg.x=0－0
所以克服摩擦力所做的功為
 
考點：本題考查動能定理。