Question

【題目】如圖所示，水平絕緣光滑軌道AB的B端與處于豎直平面內的圓弧形光滑絕緣軌道BCD平滑連接，圓弧的半徑R=0.50m．軌道所在空間存在水平向右的勻強電場電場強度E=1.0×104N/C．現(xiàn)有一質量m=0.06kg的帶電小球（可視為質點）放在水平軌道上與B端距離s=1.0m的位置，由于受到電場力的作用，帶電體由靜止開始運動．已知帶電體所帶的電荷量q=8.0×10﹣5C，取g=10m/s2，試問：

(1)帶電小球能否到達圓弧最高點D？

(2)帶電小球運動到何處時對軌道的壓力最大？最大值為多少？

Answer 1

【答案】(1)帶電小球能到達圓弧最高點D．

(2)帶電小球運動到與豎直方向夾角為53°時對軌道的壓力最大，最大值為5N．

【解析】

(1)假設帶電小球能沿軌道滑至D點，且速度大小為vD，由動能定理有：

此時小球在D點所需的向心力為：

F向

即帶電小球可以到達圓弧最高點D.

(2)帶電小球在運動過程中受重力、電場力的合力為：

方向：與豎直方向的夾角

故當小球滑至P點，即∠POB=53°時，小球對圓弧的壓力最大.

設小球在P點的速度大小為vP，對軌道壓力為FN，有：

解得：FN=5N