Question

【题目】如图所示为固定在竖直平面内的，内壁光滑的绝缘轨道，其半径为R=1m，轨道所在的空间存在平行于轨道的水平向右的匀强电场，场强为E=3×104N/C。在轨道的最下端A处有一个电荷量为q=+2×10-4C、质量为m=0.8kg的小球。现给小球一个水平向右的初速度v0=4m/s，g取10m/s2，则（结果可以用根式表示）：

（1）小球在运动后的瞬间对轨道的压力多大？

（2）小球运动的最大速度是多少？

（3）要使小球在运动过程中不脱离轨道，其初速度v0要满足什么条件？

Answer 1

【答案】(1)FN=20.8N；(2) ；(3) 或

【解析】试题分析：(1)通过圆周运动知识找到向心力，可求解；

(2)利用动能定理进行求解；(3)分析小球不脱离轨道的两种情况：一、等效重力场中的最高点，二、等效重力场中的水平位置，再利用动能定理进行求解；

(1) ，得： ；

(2)由动能定理： 得： ；

(3) 第一种情况：

由得： ，

第二种情况： 得： ；

点晴：解决本题的关键是找到重力与电场力的等效重力场的方向，再利用动能定理求解。