题目内容
【题目】如图所示,ABCD为竖直放在场强为E=104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切,A为水平轨道的一点,而且AB=R=0.2 m.把一质量m=100 g、带电量q=+10-4 C的小球,放在水平轨道的A点,由静止开始被释放后,在轨道的内侧运动.求:(g=10 m/s2)
(1)它到达C点时的速度是多大?
(2)它到达C点时对轨道的压力是多大?
【答案】(1)2 m/s (2)3 N
【解析】(1)设小球在C点的速度大小是vC,对轨道的压力大小为FNC,则对于小球由A→C的过程中,应用动能定理列出:
2qER-mgR=mvC2; 解得vC=2 m/s;
(2)在C点时,小球受到轨道对它的弹力和电场力,应用牛顿第二定律,有:
FNC′-qE=m; 解得:FNC′=3 N
由牛顿第三定律知FNC=FNC′=3 N.
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