(1)物体由静止运动到B点的过程中,根据动能定理得,
mg(R+H)−qER=
1
2mvB2,
到达B点以后由支持力、重力、电场力的合力提供向心力,有:FN−mg+qE=m
vB2
R,
代入数据,联立两式解得FN=8N;
根据牛顿第三定律,支持力和压力大小相等,方向相反,所以物体对轨道的压力为8N,方向竖直向下.
(2)要使物体沿轨道AB到达最低点B,当支持力为零时,最低点有个速度v,
−mg+qE=m
v2
R,
代入数据解得v=2m/s,
在粗糙水平面上的加速度大小a=μg=2m/s2,
物体最终停止的位置距离B的距离x=
v2
2μg=
4
4=1m>0.8m,
即物体能沿着轨道从A点运动到B点,停的位置最近离B点1m,所以不存在这样的H值.
(3)在滑行的过程中,若速度较小则平抛后会落在CD斜面上,若速度较大时,平抛后会落在DE斜面上.
在斜面上距离D点
5
9m范围内,(如图PD之间区域)
在水平面上距离D点0.2m范围内(如图DQ之间区域).
答:(1)它到达B点时对轨道的压力大小为8N;
(2)不存在这样的H值.
(3)在斜面上距离D点
5
9m范围内,(如图PD之间区域),在水平面上距离D点0.2m范围内(如图DQ之间区域).