Question

【题目】如图13所示，在E=103V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R=0.4m，一带正电荷q=10-4C的小滑块质量为m=0.01kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2，g取10m/s2，求：

（1）要使小滑块能运动到半圆轨道的最高点L，滑块应在水平轨道上离N点多远处释放？

（2）这样释放的滑块通过P点时对轨道的压力是多大？（P为半圆轨道中点）

Answer 1

【答案】（1）20m （2）1.5N

【解析】试题分析：在小滑块运动的过程中，摩擦力对滑块和重力对滑块做负功，电场力对滑块做正功，根据动能定理可以求得滑块与N点之间的距离；在P点时，对滑块受力分析，由牛顿第二定律可以求得滑块受到的轨道对滑块的支持力的大小，由牛顿第三定律可以求滑块得对轨道压力。

（1）滑块刚能通过轨道最高点的条件是重力提供向心力：

带入数据解得：

滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得：

带入数据得：x=20m

（2）滑块过P点时，由动能定理：

在P点由牛顿第二定律：

带入数据解得：FN=1.5N