Question

4．如图所示，ABCDE为光滑绝缘的轨道面，其中AB端与DE段水平，C正上方有+Q的点电荷，有一电量为+q的点电荷从A到E，问：为何不是C点对轨道面的压力最大．

Answer 1

分析 点电荷从A到E的过程中，在C点的速度最小，库仑力最大，根据牛顿第二定律，通过径向的合力提供向心力分析判断．

解答 解：小球在C点时受到+Q的库仑力最大，库仑力、重力和支持力的合力提供向心力，有：$mg+k\frac{Qq}{{l}^{2}}-N=m\frac{{v}^{2}}{r}$，N=$mg+k\frac{Qq}{{r}^{2}}-m\frac{{v}^{2}}{r}$，而在水平面上运动时，没有向心力，支持力等于重力和库仑力在竖直方向上的分力之和，可知C点对轨道的压力不是最大．
答：由于C点重力、库仑力和支持力的合力提供向心力，知C点对轨道面的压力不是最大．

点评 解决本题的关键知道C点的速度最小，靠径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律分析判断，难度中等．