Question

高中物理题求解，急！急！急！

如图所示，竖直放置的半圆型绝缘轨道的半径R，下端与光滑绝缘水平面连接，整个装置处于方向竖直向上的场强大小为E的匀强电场中，现有一质量为M，带电量为+q的物块（可视为质点）从水平面上的A点以初速度V0水平向左运动，沿半圆形轨道恰好通过最高点C，已知E<mg/q
（1）试计算物块在运动过程中克服摩擦力做的功
（2）证明物块离开轨道落回水平面的水平距离与场强大小E无关，且为一常量

Answer 1

本题的理解关键在与理解“恰好通过最高点C”的意思。
1. 经分析可知恰好经过最高点说明物体在重力电场力的作用下的合力刚好提供物体运动的向心力，
即，
mg-Eq=mv^2/R, (1)
根据动能定理，设摩擦力做的功为 -Wf,
Eq*2R-mg*2R-Wf=mv^2/2-mv0^2/2 (2)

联立（1）（2）得 摩擦力 Wf=2.5(Eq-mg)R+mv0^2/2

2.物块离开水平面的距离 s=vt ,
0.5[(mg-Eq)]/m*(t^2) =2R (3)
联立 （1）（3）可得 s=2R，与E无关。

认真思考。