题目内容

【题目】如图所示,ABCD为竖直放在场强为E104 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ABR0.2 m.把一质量m100 g、带电量q=+104 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:(g10 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AC的过程中,应用动能定理列出:

2qERmgRmvC2; 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′-qEm; 解得:FNC′=3 N

由牛顿第三定律知FNCFNC′=3 N.

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