Question

急求一道物理题～

如图所示，BCDG是光滑绝缘的3/4圆形轨道，位于竖直平面内，轨道半径为R，下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接，整个轨道处在水平向左的匀强电场中． 现有一质量为m、带正电的小滑块（可视为质点）置于水平轨道上，滑块受到的电场力大小为3/4mg，滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5，重力加速度为g．
（1）若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放，滑块到达与圆心O等高的C点时速度为多大？
（2）在（1）的情况下，求滑块到达C点时受到轨道的作用力大小；
（3）改变s的大小，使滑块恰好始终沿轨道滑行，且从G点飞出轨道，求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小．

我知道答案，我是不明白第三问为什么要使滑块恰好始终沿轨道滑行，则滑至圆轨道DG间某点，由电场力和重力的合力提供向心力，最小速度不是根号gr？

Answer 1

解题分析：

（1）滑块从A点由静止释放后，电场力和摩擦力做功，根据动能定理求解到达C点时速度．
（2）滑块到达C点时，由电场力和轨道作用力的合力提供向心力，根据向心力公式求出轨道的作用力；
（3）求出重力和电场力的合力的大小和方向，电荷恰好经过等效最高点点时，由重力和电场力的合力恰好提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出等效最高点的速度，即为滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度．

下面是该题的具体解析 ，请见下图：

追问

问：为什么不是在D点时根号gr速度最小，这是电场力与重力垂直，不能提供向心力，如果是根号gr的速度，还可否沿轨道滑行，为什么不可以？

Answer 2

恰好说明滑块在DG段和轨道之间无作用力，始终说明一直做圆周运动。
试想，如果不是恰好，当速度很大很大的时候，同样从G点飞出（只不过此时轨道对球的作用力和重力电场力一起提供了向心力），这样就没办法去算最小速度。

Answer 3

停止的火车车厢内的桌面上上放有一个小铁球，当火车突然由静止开始向前开动时，铁球将向__后____运动，当铁球突然向前滚动时，表明火车在__减速_____运动。若在行驶的火车车厢内的桌面上小铁球保持静止，着说明火车在做_匀速直线______运动。