Question

【题目】如图所示，在E＝3×103V/m的水平向左匀强电场中，有一光滑半圆形绝缘轨道竖直放置，轨道与一水平绝缘轨道MN连接，半圆轨道所在竖直平面与电场线平行，其半径R＝0.4 m，一带正电荷q＝1×10－4 C的小滑块质量为m＝0.04 kg，与水平轨道间的动摩擦因数μ＝0.5，取g=10m/s2．要使小滑块恰能运动到半圆轨道的最高点L，求：

(1)滑块在水平轨道上释放时离N点的距离x

(2)滑块从释放到L点过程中的最大动能EKM

Answer 1

【答案】(1) 4m (2) 0.44J

【解析】

由题意可知考查与电场力有关圆周运动问题，根据牛顿第二定律、动能定理计算可得。

(1)滑块刚能通过轨道最高点的条件是

mg＝m

v＝＝2m/s

滑块由释放点到最高点过程，由动能定理得：

qEx－μmgx－2mgR＝mv2

代入数据得：x＝4m

(2)应用等效重力法分析,滑块受到重力电场力合力为恒力,与竖直方向夹角为37°时动能最大，从A点到最高点L过程中由动能定理：

－mgR－qER＝mv2－EKM

得：EKM＝0.44J