如图所示,光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下,滑到最

如图所示,光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下,滑到最低位置B时,球对轨道的压力为2mg.求:
(1)小球所受电场力的大小和方向.
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度.
leechz_gz 1年前 已收到1个回答 举报

乐乐一 幼苗

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解题思路:(1)设小球运动到最底位置B时速度为v,小球从A处沿槽滑到最底位置B的过程中,根据动能定理结合向心力公式联立方程即可求解;(2)小球在滑动过程中最大速度的条件:是小球沿轨道运动过程某位置时切向合力为零,设此时小球和圆心间的连线与竖直方向的夹角为θ,根据几何关系及动能定理即可求解.



(1)设小球运动到最底位置B时速度为v,此时有:
N−mg=m

v2B
R
设电场力方向向右,则有:
mgR−FR=
1
2m
v2B−0
解得:F=[1/2mg,方向与假设相符,水平向右
(2)速度最大时,合力与速度方向垂直
设此时重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ,有:
mgRcosθ−FR(1−sinθ)=
1
2m
v2MAX]
tanθ=
F
mg=
1
2,sinθ=
1

5,cosθ=
2

5
解得:vMAX=
gR(2cosθ−1+sinθ)=
gR(
5−1)
答:(1)小球受到电场力的大小为[1/2mg,方向水平向右;
(2)带电小球在滑动过程中的最大速度为
gR(
5−1)].

点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题主要考查了动能定理及向心力公式的直接应用,要注意电场力方向的判断,难度适中.

1年前

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