Question

【題目】如圖所示，在E＝103 V/m的水平向左勻強(qiáng)電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道豎直放置，軌道與一水平絕緣軌道MN連接，半圓軌道所在豎直平面與電場線平行，其半徑R＝40 cm，一帶正電荷q＝10－4 C的小滑塊質(zhì)量為m＝40 g，與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，取g＝10 m/s2，問：

(1)要小滑塊恰好運(yùn)動到圓軌道的最高點(diǎn)C，滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放？

(2)這樣釋放的滑塊通過P點(diǎn)時(shí)對軌道壓力是多大？(P為半圓軌道中點(diǎn))

(3)小滑塊經(jīng)過C點(diǎn)后最后落地，落地點(diǎn)離N點(diǎn)的距離多大？

Answer 1

【答案】（1）v＝2 m/s，L＝20 m （2）1.5N （3）0.6m

【解析】

試題（1）在復(fù)合場中圓的最高點(diǎn)不再是沒有電場時(shí)的最高點(diǎn)了，要使物體做圓周運(yùn)動，則物體受到的電場力和重力剛好充當(dāng)向心力，圓環(huán)對物體沒有力的作用，即,解得此時(shí)重力與電場力的合力方向與豎直方向夾角為37°，設(shè)滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)x處釋放，過程中重力，摩擦力做負(fù)功，電場力做正功，所以可得，解得x=2.09m，

（2）設(shè)在P點(diǎn)時(shí)的速度為，則，根據(jù)牛頓第二定律可得，聯(lián)立兩式解得N=2.4N