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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
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v
A
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v
A
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.
物理
人气:279 ℃
时间:2019-08-19 15:43:26
优质解答
(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
v
2A
r
所以小球在A点的速度
v
A
=
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
2
m
v
2B
−
1
2
m
v
2A
,
小球在B点时,根据牛顿第二定律,在水平方向有
N
B
−qE=m
v
2B
r
解以上两式,得到:N
B
=6qE
故根据牛顿第三定律,小球在B点对环的水平作用力为:N
B
′=N
B
=6qE.
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