如图所示,光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分,左侧空间有一水平向右的匀强电场,场强大小E1=mgq,

如图所示,光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分,左侧空间有一水平向右的匀强电场,场强大小E1
mg
q
,右侧空间有长为R=0.114m的绝缘轻绳,绳的一端固定于O点,另一端拴一个质量为m小球B在竖直面内沿顺时针方向做圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=10m/s(小球B在最低点时与地面接触但无弹力).在MN左侧水平面上有一质量也为m,带电量为+q的小球A,某时刻在距MN平面L位置由静止释放,恰能与运动到最低点的B球发生正碰,并瞬间粘合成一个整体C.(取g=10m/s2
(1)如果L=0.2m,求整体C运动到最高点时的速率.(结果保留1位小数)
(2)在(1)条件下,整体C在最高点时受到细绳的拉力是小球B重力的多少倍?(结果取整数)
(3)若碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一水平向左的匀强电场,场强大小E2=2
3
E1
,当L满足什么条件时,整体C可在竖直面内做完整的圆周运动.(结果保留1位小数)
xhqf 1年前 已收到1个回答 举报

迷恋午后奶茶 幼苗

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(1)对A球,从静止到碰B的过程由动能定理:E1q•L=
1
2m
v2A,
解得:vA=
2gL=
2×10×0.2=2m/s,
A、B碰撞由动量守恒,有:mvB-mvA=2mvC
解得共同速度:vC=4m/s,方向向左.
设整体C在最高点速度为v′c,由机械能守恒:
2mg•2R=
1
2•2mvC2−
1
2•2mvC′2,
解得:vC′=3.4m/s.
(2)由牛顿第二定律:T+2mg=2m
v′c2
R,
解得受到的拉力:T=18mg,即为小球B重力的18倍.
(3)MN右侧空间加上一水平向左的匀强电场E2后,整体C受到重力和电场力的合力为:
F=
(2mg)2+(qE2)2=4mg,
设合力方向与竖直方向间的夹角为θ,如图,则有tanθ=
qE 2
2mg=
3,所以,θ=600
整体C做完整圆周运动的条件是:在Q点绳的拉力满足:FT≥0,
设此时整体C在Q点的速度为v0
即:4mg≤2m

v20
R
得:v0≥

1年前

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