Question

【題目】如圖所示,在的水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)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(chǎng)線平行，其半徑R=0.4m,一帶正電荷的小滑塊質(zhì)量為m=0.04kg,小滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩因數(shù)μ=0.2,g取，求：

（1）要小滑塊能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)L，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(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大?（P為半圓軌道中點(diǎn)）

Answer 1

【答案】（1）20m（2）1.5N

【解析】

(2)設(shè)滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)x處釋放，分析滑塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由動(dòng)能定理可得：

小滑塊恰好到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，重力提供向心力有：

代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出.

(2)滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，對(duì)釋放滑塊到達(dá)P點(diǎn)過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理可得：

在P點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律可得：

計(jì)算得出，由牛頓第三定律可得滑塊通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是1.5N.

答：(1)要小滑塊能運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)L，滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)20m處釋放.

(2)這樣釋放的滑塊通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力1.5N.