Question

【題目】如圖所示，在E＝3×103V/m的水平向左勻強電場中，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＝0.4 m，一帶正電荷q＝1×10－4 C的小滑塊質量為m＝0.04 kg，與水平軌道間的動摩擦因數μ＝0.5，取g=10m/s2．要使小滑塊恰能運動到半圓軌道的最高點L，求：

(1)滑塊在水平軌道上釋放時離N點的距離x

(2)滑塊從釋放到L點過程中的最大動能EKM

Answer 1

【答案】(1) 4m (2) 0.44J

【解析】

由題意可知考查與電場力有關圓周運動問題，根據牛頓第二定律、動能定理計算可得。

(1)滑塊剛能通過軌道最高點的條件是

mg＝m

v＝＝2m/s

滑塊由釋放點到最高點過程，由動能定理得：

qEx－μmgx－2mgR＝mv2

代入數據得：x＝4m

(2)應用等效重力法分析,滑塊受到重力電場力合力為恒力,與豎直方向夾角為37°時動能最大，從A點到最高點L過程中由動能定理：

－mgR－qER＝mv2－EKM

得：EKM＝0.44J