Question

【题目】如图所示，ABCD为竖直放在场强为E＝104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道，其中轨道的部分是半径为R的半圆形轨道，轨道的水平部分与其半圆相切，A为水平轨道上的一点，而且AB＝R＝0.2 m，把一质量m＝0.1 kg、带电量q＝＋1×10－4 C的小球放在水平轨道的A点由静止开始释放，小球在轨道的内侧运动．(g取10 m/s2)求：

(1)小球到达C点时的速度是多大？

(2)小球到达C点时对轨道压力是多大？

(3)小球在轨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点到C点应用动能定理有：Eq（AB+R）-mgR=mvC2
解得：vC=2m/s
（2）在C点应用牛顿第二定律得：FN-Eq=m
得FN=3N
由牛顿第三定律知，小球在C点对轨道的压力为3N．
（3）因电场力大小等于重力的大小，则合力的方向与竖直方向成450角斜向下，则小球到达CB中点位置时速度最大，则由A点到达此位置，根据动能定理：

解得