（2008•如皋市模拟）如图所示，一绝缘细圆环半径为 r，其环面固定在竖直平面上，方向水平向右、场强大小为E的
（2008•如皋市模拟）如图所示，一绝缘细圆环半径为 r，其环面固定在竖直平面上，方向水平向右、场强大小为E的匀强电场与圆环平面平行，环上穿有一电荷量为+q 的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动，若小球经A点时速度方向恰与电场方向垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用．小球沿顺时针方向运动，且qE=mg，求小球运动到何处时，对环的作用力最大？最大作用力为多大？ 
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解题思路：“小球经A点时圆环与小球间沿水平方向无力的作用”是解题的突破口，即小球到达A点时电场力提供向心力，这样可以求出vA；qE=mg，由于球只受到重力和电场力的作用，并且重力和电场力的大小相等，当两个力的合力沿半径向外时，相当于经过单摆的最低点，速度最大，根据动能定理求解最大速度，由牛顿第二定律求出环对小球最大的作用力，即可得到小球对环的最大作用力．
由题意可知小球到达A点时电场力提供向心力即qE=m
v2A
r
，①
由qE=mg．由于球只受到重力和电场力的作用，并且重力和电场力的大小相等，当两个力的合力沿半径向外时，如图所示经过D点时，动能最大，环对球的作用力最大，此时CD与竖直方向的夹角为45°，根据动能定理得：
从A→D：mgrcos45°+qE（1+sin45°）r=[1/2m
v2D]-[1/2m
v2A] ②
根据牛顿第二定律得：N-
2mg=m
v2D
r ③
联立①②③得：N=3（1+
2）mg
由牛顿第三定律得知：小球对环的最大作用力N′=N=3（1+
2）mg．
答：当小球运动到图是D点，CD与竖直方向的夹角为45°时，对环的作用力最大，最大作用力为3（1+
2）mg．
点评：
本题考点： 带电粒子在匀强电场中的运动．
考点点评： 本题是向心力、动能定理的综合应用，关键是运用类比的方法方法找出小球动能最大的位置，相当于单摆的最低点．
1年前
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