Question

高中一道关于电场的物理题

光滑的绝缘半圆凹槽轨道处在水平向右的匀强电场中,半径为R.一质量为M的小球从槽的带电小球从槽的右端A处无速度沿轨道下滑,滑到最低点B时,球对轨道的压力为2MG求
1.小球受到的电场力大小与方向
2.带电小球在滑动过程中最大速度

这题的匀强电场是水平向右的,所以电场力应该是水平的,可是在运动过程中小球的最低位置向心力应该只有重力提供的啊...那我该如何列出电场公式???能不能用动能定理???还有...我想问那个最低点中球对轨道的压力包不包括了重力???请各路高手指教!!!感激不尽,

Answer 1

（1）1/2mg,水平向右（2）根号下{（根号5-1）Rg}

解析:

（1）设小球运动到最低位置B时速度为v,此时有

FN-mg=mv的2次/r ①

小球从A处沿槽滑到最低位置B的过程中，根据动能定理有

mgR+W电=1/2mv2 ②

由①②式两式解得W电=-1/2mgR,电场力做负功，则电场力方向必水平向右.

设电场力大小为F，由W电=-FR得F=mg.

（2）小球在滑动过程中速度最大的条件是小球沿轨道运动至某位置时切向合力为零.设此时小球与圆心连线与竖直方向的夹角为θ，如图mgsinθ=Fcosθ  ③

由③得：tanθ=1/2

小球由A处到最大速度位置的过程中

mgRcosθ-mgR(1-sinθ)/2=(mvm2-0)/2

得：vm=根号下{（根号5-1）Rg}

Answer 2

同学，解决这些问题要有等效替代思想。
可以把电场和重力场看成一个复合场。
高一就知道，最低点时有最大速度。
只受重力时，正如你所说小球最低位置应该只有重力提供。
但此题受两个力，所处在“最低点”时向心力为电场力和重力的合力。
（注意此“最低点”不是图中最低的那个点，而是等效最低点）