Question

如图所示，四分之一光滑绝缘圆弧轨道AP和水平绝缘传送带PC固定在同一竖直平面内，圆弧轨道的圆心O，半径为R；P点离地高度为为R，传送带PC之间的距离为L，沿逆时针方向的传动，传送带速度，在PO的左侧空间存在方向竖直向下的匀强电场，一质量为m、电荷量为的小物体从圆弧顶点A由静止开始沿轨道下滑，恰好运动到C端后返回，物体与传送带间的动摩擦因数为，不计物体经过轨道与传送带连接处P时的机械能损失，重力加速度为g，求：

（1）物体由P点运动到C点过程，克服摩擦力做功；

（2）匀强电场的场强E为多大；

（3）物体返回到圆弧轨道P点，物体对圆弧轨道的压力大小。

Answer

（1）；（2）；（3）

【解析】试题分析：（1）物体由P点运动到C点过程，由，，，可得。（2）从A到C由动能定理：，解得：。

（3）物体从A到P由动能定理：，所以：

A返回P过程，先加速后匀速运动，返回P的速度为：

在P点有牛顿第二定律：，解得

由牛顿第三定律，物体对圆弧轨道的压力大小。

考点：带电粒子在匀强电场中的运动、动能定理的应用、匀强电场中电势差和电场强度的关系

【名师点睛】本题考查带电粒子在电场中的运动，解题的关键在于明确物理过程，分析受力及运动过程，对各过程选择正确的物理规律求解。