Question

【題目】如圖所示，ABCD為豎直放在場強為E＝104 V/m的水平勻強電場中的絕緣光滑軌道，其中軌道的BCD部分是半徑為R的半圓環，軌道的水平部分與半圓環相切，A為水平軌道的一點，而且AB＝R＝0.2 m．把一質量m＝100 g、帶電量q＝＋10－4 C的小球，放在水平軌道的A點，由靜止開始被釋放后，在軌道的內側運動．求：(g＝10 m/s2)

(1)它到達C點時的速度是多大？

(2)它到達C點時對軌道的壓力是多大？

Answer 1

【答案】(1)2 m/s　(2)3 N

【解析】(1)設小球在C點的速度大小是vC，對軌道的壓力大小為FNC，則對于小球由A→C的過程中，應用動能定理列出：

2qER－mgR＝mvC2； 解得vC＝2 m/s；

(2)在C點時，小球受到軌道對它的彈力和電場力，應用牛頓第二定律，有：

FNC′－qE＝m； 解得：FNC′＝3 N

由牛頓第三定律知FNC＝FNC′＝3 N.