Question

【題目】帶電小球的質量為m，當勻強電場方向水平向右時(圖中未畫出)，小球恰能靜止在光滑圓槽形軌道的A點，圖中角θ＝30°，如圖所示，當將電場方向轉為豎直向下時(保持勻強電場的電場強度大小不變)，求小球從A點起滑到最低點時對軌道的壓力.

Answer 1

【答案】 ，豎直向下

【解析】

試題設小球帶電量為q，電場強度大小為E，當場強方向向右時，小球在A點受力如圖.由平衡條件得：

qE＝mg/tan30°＝mg.

當場強方向豎直向下時，電場力的方向變為豎直向下，小球從A到B的過程中，重力、電場力都做正功.

由動能定理得：

(mg＋qE)R(1－sin30°)＝mv2－0 ∴v＝

設小球到B點時受到的支持力為.

則：－(mg＋qE)＝mv2/R

代入數據解得：＝2(＋1)mg

由牛頓第三定律知，小球對軌道的壓力

F″N＝2(＋1)mg，方向豎直向下.