如圖所示，在E=103 V/m的水平向左勻強電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道CPN豎直放置，軌道與一水平絕緣軌道MN平滑連接，半圓軌道所在豎直平面與電場線平行，其半徑R=40 cm，一帶正電荷q=3×10-4 C的小滑塊質量為m=40 g，與水平軌道間的動摩擦因數μ=0.5，小滑塊運動過程中所帶電荷量保持不變，取g=10 m/s2�；瑝K在水平軌道上某點由靜止釋放后，恰好能運動到圓軌道的最高點C，問：

　　(1)小滑塊是在水平軌道上離N點多遠處釋放的?

　　(2)小滑塊經過C點后落地，落地點離N點的距離多大?

　　(3)小球在半圓軌道上運動時，對軌道的最大壓力有多大?

　　

　　答案

　　(1)4 m

　　(2)0.2 m

　　(3)2.7N

　　

　　解析

　　(1)設滑塊與N點的距離為L，由動能定理可得qEL-μmgL-mg·2R=mv²-0

　　小滑塊在C點時，重力提供向心力，所以

　　代入數據解得v=2 m/s，L=4 m

　　(2)在豎直方向上做自由落體運動，由2R=gt²可得

　　在水平方向上做勻減速運動，由qE=ma得a=7.5 m/s²

　　水平的位移為x=vt-at²，得x=0.2 m

　　(3)重力與電場力的合力F合=0.5N，F合方向與CN的夾角為37°，

　　當滑塊運動到∠NOA= 37°時速度最大對軌道壓力最大。

　　由A到C過程列動能定理：-qERsin37°-mg(R+Rcos37°)=

　　滑塊在A點時，三個力的合力提供向心力，

　　解得：FN=2.7N，軌道壓力FN′=FN=2.7N

　　以上是關于如圖所示，在E＝103 V/m的水平向左勻強電場中，有一光滑半圓形絕緣軌道CPN豎直放置，軌道與一水平絕緣軌道MN平滑連接的參考答案及解析。建議大家看完問題先作答、再查看答案哦！

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（編輯：廣東華圖）