Question

【題目】如圖所示，水平絕緣光滑軌道AB的B端與處于豎直平面內的四分之一圓弧形粗糙絕緣軌道BC平滑連接，圓弧的半徑R=0.40m。在軌道所在空間存在水平向右的勻強電場，電場強度N/C。現有一質量m=0.10kg的帶電體（可視為質點）放在水平軌道上與B端距離s=1.0m的位置，由于受到電場力的作用帶電體由靜止開始運動，當運動到圓弧形軌道的C端時，速度恰好為零。已知帶電體所帶電荷C，取g=10m/s2，求：

(1)帶電體運動到圓弧形軌道的B端時對圓弧形軌道的壓力大小；

(2)帶電體沿圓弧形軌道運動過程中，摩擦力對帶電體所做的功是多少？

Answer 1

【答案】(1)5.0N；(2)-0.72J。

【解析】

(1)設帶電體運動到B端的速度大小為，由動能定理，有：

，

解得：

m/s；

設帶電體運動到圓軌道B端時受軌道的支持力為N，根據牛頓第二定律有：

，

解得：

N，

根據牛頓第三定律可知，帶電體對圓弧軌道B端的壓力大小

N′=N=5.0N；

(2)設帶電體沿圓弧形軌道運動過程中摩擦力所做的功為W，對此過程根據動能定理有：

，

解得：

W=－0.72J。