Question

高二物理题求解

如图所示装置置于水平匀强电场中，装置是由水平部分和圆弧组成的绝缘轨道。其水平部分粗糙，动摩擦因数为μ(μ<1)；圆弧部分是半径为R的光滑轨道，C为圆弧最高点，B为圆弧最低点。若匀强电场场强E=mg／q，使质量为m、电量为+q的滑块由A点静止释放，滑块恰好能做完整的圆周运动。问：
(1)滑块到达C点时速度多大?
(2)AB间的最小距离为多少?

这一题我想问的是为什么在图中我标示的地方小物块的速度最大？为什么电场力和重力合力与圆直径在同一直线时有最大速度？

Answer 1

其实算法很简单，但思路不好想。这道题滑块在轨道上滑动的时候收两个力，重力mg和电场力Eq=mg 所以可以理解成滑块只受一个合力√2mg 方向右下方45度。那么这道题就和“普通竖直方向的圆形轨道上，一个滑块只受重力，恰好能完成一个圆周运动，问最高点的速度”这种题很相似了，只不过合力不是mg而是√2mg,方向不是竖直向下，而是斜向右下方，但是解题方法是一样的。那么对应的“最高点”应该是指这里左上方那个点，因为那里是速度最慢的点。由圆周运动公式 F=mv2/R 求的要完成圆周运动，“最高点”的速度应该至少为根号下（√2gR）然后从真正的最高点到“最高点”由动能定理 F合力*（1-√2/2）R=1/2mv^2-1/2m(√2gR) 解得v=根号下[（3倍根号2 -2）gR]
这里可以列从起始到最高点的动能定理，过程中电场力,重力和摩擦力做功，起始速度为0，末速度为根号下[（3倍根号2 -2）gR] 列式为-mgμS-2mgR+EqS=1/2mv^2-0 v为第一问结果
还是没明白可以继续问我

Answer 2

你可以发现，那一点实际上是等效重力最低点，对于变速圆周运动中，速度的最值是处在与合力方向平行的那条直径上的，这个是属于复合场中的问题！请采纳！

Answer 3

那点应该是等效最低点，类似于圆周运动的最低点，就按照圆周运动的最低点考虑就行。

Answer 4

因为当要速度达到最大是只有当加速度为0是速度最大，根据牛顿第三定律F=ma得合力为0是速度最大，所以只有当重力和电场力的和力与圆心在同一条直线上和物体受到的支持力抵消时合力为0，所以速度就达到最大