如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行.一电量为+q、质量为m的小球穿在环上,

如图所示,半径为r的绝缘细圆环的环面固定在水平面上,场强为E的匀强电场与环面平行.一电量为+q、质量为m的小球穿在环上,可沿环作无摩擦的圆周运动,若小球经A点时,速度vA的方向恰与电场垂直,且圆环与小球间沿水平方向无力的作用,试计算:

(1)速度vA的大小;
(2)小球运动到与A点对称的B点时,对环在水平方向的作用力.
xxxxxxxxxxxxl 1年前 已收到1个回答 举报

winnermmmm 幼苗

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解题思路:(1)小球受重力、支持力、电场力,小球受到的电场力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解;
(2)先对从A到B过程运用动能定理列式求解,得出小球经过B点时的速度,然后受力分析,根据支持力和电场力的合力提供向心力列式求解支持力.

(1)在A点,小球在水平方向只受电场力作用,根据牛顿第二定律得:qE=m

v2A
r
所以小球在A点的速度vA=

qEr
m.
(2)在小球从A到B的过程中,根据动能定理,电场力做的正功等于小球动能的增加量,即2qEr=
1
2m
v2B−
1
2m
v2A,
小球在B点时,根据牛顿第二定律,在水平方向有NB−qE=m

v2B
r
解以上两式,得到:NB=6qE
故根据牛顿第三定律,小球在B点对环的水平作用力为:NB′=NB=6qE.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;牛顿第三定律;向心力;动量定理;电场强度.

考点点评: 本题关键是找出向心力来源,根据牛顿第二定律列方程求解;同时可以对小球的运动过程运用动能定理列式.

1年前

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