Question

6．如图所示，质量为0.2Kg的物体带电量为+4×10^-4C，从半径R为1.0m的光滑的$\frac{1}{4}$圆弧的绝缘滑轨上端静止下滑到底端，然后继续沿水平面滑动．物体与水平面间的滑动摩擦系数为0.4，整个装置处于E=10³N/C水平向左的匀强电场中，求：
（1）物体滑到A点时对地面的压力？
（2）物体在水平面上滑行的最大距离？

Answer 1

分析 （1）根据动能定理求出物体运动到B点的动能，在B点，在竖直方向上受到重力、电场力和支持力，三个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出支持力的大小，从而得出物体对轨道的压力．
（2）对物体静止释放到最终速度为零整个过程运用动能定律，求出物体在水平面上滑行的最大距离．

解答 解：（1）由动能定理有：mgR-qER=$\frac{1}{2}$mv_A²-0，
代入数据解得：v_A=4m/s
物体运动到A点由牛顿第二定律有：
F′-mg-qE=m$\frac{{v}_{A}^{2}}{R}$，
由牛顿第三定律有：F′=F，
代入数据得：F=5.2N，
方向垂直地面向下，
（2）又由动能定理有：-qER-μmgL=0-$\frac{1}{2}$mv_A²
代入数据解得得：L=1.33m
答：（1）物体滑到A点时对地面的压力为5.2N．
（2）物体在水平面上滑行的最大距离为1.33m．

点评 解决本题的关键掌握动能定理，知道运用动能定理解题需选择合适的研究过程．