Question

（14分）如图所示，水平轨道AB与竖直轨道CD用一光滑的半径R＝0．5m的圆弧BC平滑连接，现有一物块从竖直轨道上的Q点由静止开始释放，已知QC间的长度R＝0．5m，物块的质量m＝0．2kg，物块与AB和CD轨道间的动摩擦因数均为μ＝0．5，重力加速度g取10m／s²，求；

（1）物块下滑到水平面后，距离B点的最远距离s为多少?
（2）若整个空间存在一水平向右的匀强电场，电场强度E＝1．0×10⁶V／m，并使物块带电，带电量为q＝＋2．0×10^－6C，所有接触面均绝缘，现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放（P点未在图中标出），要想使物块刚好能通过Q点，PB间的长度L为多少?
（3）在符合第二问的基础上，物块到达圆弧上C点时，对轨道的压力大小?

Answer 1

（1）（2）（3）

试题分析：（1）物块从Q点下滑经过C点的过程虽然有摩擦因数，但是没有压力，所以没有摩擦力。
经过B点后沿水平轨道运动，设距离B点的最远距离为S，根据动能定理有

整理得
（2）物块刚好能通过Q点即，物块从P点到Q点过程，根据动能定理

整理得
（3）物块从A点到C点，根据动能定理有
在C点，径向的电场力和轨道弹力的合力提供向心力，即

联立解得
根据牛顿第三定律，物体对轨道压力大小为。