Question

【題目】如圖所示，ABCD為豎直放在場(chǎng)強(qiáng)為E＝104 V/m的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)中的絕緣光滑軌道，其中軌道的部分是半徑為R的半圓形軌道，軌道的水平部分與其半圓相切，A為水平軌道上的一點(diǎn)，而且AB＝R＝0.2 m，把一質(zhì)量m＝0.1 kg、帶電量q＝＋1×10－4 C的小球放在水平軌道的A點(diǎn)由靜止開始釋放，小球在軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)．(g取10 m/s2)求：

(1)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度是多大？

(2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大？

(3)小球在軌道上的最大速度是多大？

Answer 1

【答案】（1）2m/s（2）3N（3）

【解析】

（1）由A點(diǎn)到C點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理有：Eq（AB+R）-mgR=mvC2
解得：vC=2m/s
（2）在C點(diǎn)應(yīng)用牛頓第二定律得：FN-Eq=m
得FN=3N
由牛頓第三定律知，小球在C點(diǎn)對(duì)軌道的壓力為3N．
（3）因電場(chǎng)力大小等于重力的大小，則合力的方向與豎直方向成450角斜向下，則小球到達(dá)CB中點(diǎn)位置時(shí)速度最大，則由A點(diǎn)到達(dá)此位置，根據(jù)動(dòng)能定理：

解得