10月10日物理卷子：3,如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C．现有一
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/12/23 11:47:15
10月10日物理卷子：3,如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C．现有一
10月10日物理卷子：3,如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,
半圆形轨道的半径R=0.40m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C．现有一电荷量q=+1.0×10-4C,质量m=0.10kg的带电体（可视为质点）,在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能够通过最高点C,已知带电体与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.50,重力加速度g=10m/s2．求：
（1）带电体运动到圆形轨道的最低点B时,圆形轨道对带电体支持力的大小；
我的问题是：第1问为什么是算C点速度mG=m*vc^2/R?它不是还有水平向右的电场力的嘛,应该要考虑电场力的嘛,为什么没考虑呢,向心力不是电场力和重力合力吗?
10月10日物理卷子：3,如图所示,水平绝缘轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m,轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C．现有一
首先,要解释下“刚好”二字.
在“子弹以V0初速度打入两块完全相同的木板,并恰好穿过这两块木板”的题目里,可能出现三种情况：木板固定、木板不固定但粘连、木板不固定且不粘连.“恰好”二字强调子弹能量最低,这样自然是木板固定的情况了,因为这时子弹终动能为0,另两种情况都不是.
同理,这里的“刚好”二字强调质点能量最低,而半圆轨道是固定的,情况简单得多.
再者,是“通过”二字,而非“达到”,若是后者,则动能为0,而要通过,则须具有速度.那么就是以最低的能量通过C,即动能最低,故速度取最小值.若速度大,则向心力变大,须轨道对其支持力N>0以提供更大的向心力,于是速度最小时有N=0.
现考虑质点在C处的受力：竖直向下的重力G、水平向右的电场力F.向心力定义为：物体运动轨迹上任意一点的切线的垂直方向、并指向曲率中心的力,按照定义,G可作为向心力,而F则与C点切线重合,无法用正交分解法得到OC方向的分力作为向心力或离心力.
不能简单认为“向心力是电场力和重力合力”.向心力是个合力不错,但要时刻与物体运动轨迹上任意一点的切线垂直、并指向曲率中心,电场力和重力合力恒定大小恒定指向,不满足定义.
这些问题都解决后,半圆轨道光滑,半圆轨道内质点机械能守恒,据此即可解决(1)：
由上述解出C点速度mg=m*vc²/R后,把过程逆回去,即以水平向右速度vc沿半圆轨道下滑至B,
明显B、C在电场线上投影重合,故等电势,到B点后质点电势能不变,于是只有重力势能转为动能,即可知Vb,从而有N=mg+mVb²/R.
PS：解释下质点在圆形轨道上其他位置的受力及运动情况吧,见下图：
任选一点J,G可分为JO指向的向心力x和沿切线向下的分力y,F可分为OJ指向的离心力w和沿切线向下的分力z,设此时质点速度Vj,则向心力P=mVj²/R,得N=P-x+w,质点除向心加速度外还有沿切线向下的加速度q=(y+z)/m.
把这问题解决了,
不懂的话欢迎追问
祝愉快
带电体受到的电场力与在最高点时速度的方向共线，而向心力是始终与速度方向垂直并指向圆心的，向心力只要考虑与速度垂直方向上力。