Question

如圖所示，在水平向左勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一光滑半圓絕緣軌道豎直放置，軌道與一水平絕緣軌道MN在N點(diǎn)連接，半圓軌道所在豎直平面與電場(chǎng)線(xiàn)平行，其半徑R = 40cm。一帶正電荷的小滑塊質(zhì)量為m =4×10^－2kg，已知小滑塊所受電場(chǎng)力qE=mg，且與水平軌道間的摩擦可忽略，取g = 10m/s²，求：

（1）小滑塊在水平絕緣軌道剛釋放時(shí)的加速度？

（2）若小滑塊運(yùn)動(dòng)到圓軌道的最高點(diǎn)L時(shí)恰好與軌道無(wú)壓力，滑塊應(yīng)在水平軌道上離N點(diǎn)多遠(yuǎn)處釋放？

（3）這樣釋放的滑塊通過(guò)P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力是多大？（P為半圓軌道中點(diǎn)）

Answer 1

解：（1）剛釋放時(shí)，由小滑塊的受力得：

qE= ma                               (2分)

=10m/s²                   (2分)

（2）滑塊剛能通過(guò)軌道最高點(diǎn)條件是：

                                          (2分)

               m/s                       (2分)

滑塊由釋放點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程由動(dòng)能定理：

                                   (2分)

   代入數(shù)據(jù)得：s＝1 m                        (2分)

（3）滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理：     

                         (2分)

                                        (2分)

代入數(shù)據(jù)得：      N＝2.4N                           (1分)

根據(jù)牛頓第三定律可知，軌道受到壓力大小2.4N          (1分)