Question

如图所示，在一个大小为E=10 3 V/m，方向水平向左的匀强电场中，有一个小物块，质量为m=80g，带正电，电

如图所示，在一个大小为E=10 3 V/m，方向水平向左的匀强电场中，有一个小物块，质量为m=80g，带正电，电量q=2×10 -4 C，与水平轨道之间的动摩擦因数μ=0.2，在水平轨道的末端N处，连接一个光滑的半圆形轨道，半径为R=40cm，取g=10m/s 2 ，求：（1）若小物块恰好能运动到轨道的最高点，求小物块在水平轨道上的释放点距离N点多远？（2）如果在第（1）问的位置释放小物块，当它运动到P（轨道中点）点时对轨道的压力等于多大？

Answer 1

（1）物块能通过轨道最高点的临界条件是 mg=m v 2 R ， 设小物块释放位置距N处为S，则由动能定理 qEs-μmgs-2mgR= 1 2 m v 2 代入数据解得s=20m． （2）P点到最高点由动能定理： -qER-mgR= 1 2 m v 2 - 1 2 m v p 2 ． 物块到P点时， F N -qE=m v p 2 R 代入数据解得F N =3.0N 根据牛顿第三定律得，压力也为3.0N． 答：（1）小物块在水平轨道上的释放点距离N点20m．（2）当它运动到P（轨道中点）点时对轨道的压力等于3.0N．