如图所示,竖直平面内有一半径为R的半圆形光滑绝缘轨道,其底端B与光滑绝缘水平轨道相切,整个系统处在竖直向上的匀强电场中,一质量为m,电荷量为q带正电的小球以v0的初速度沿水平
如图所示,竖直平面内有一半径为R的半圆形光滑绝缘轨道,其底端B与光滑绝缘水平轨道相切,整个系统处在竖直向上的匀强电场中,一质量为m,电荷量为q带正电的小球以v
0的初速度沿水平面向右运动,通过圆形轨道恰能到达圆形轨道的最高点C,从C点飞出后落在水平面上的D点,试求:
(1)小球到达C点时的速度v
C及电场强度E;
(2)BD间的距离s;
(3)小球通过B点时对轨道的压力N.
物理人气:917 ℃时间:2019-10-14 01:05:45
优质解答
(1)从B到C过程中,由动能定理得:
(qE-mg)×2R=
mv
C2-
mv
02,
小球恰能通过最高点,
由牛顿第二定律得:mg-qE=m
,
解得:v
C=
v
0,E=
(g-
);
(2)小球从C到D过程中,小球做类平抛运动,
水平方向:s=v
Ct,
竖直方向:2R=
at
2,
由牛顿第二定律得:mg-qE=ma,
解得:s=2R;
(3)小球在B点时,由牛顿第二定律得:
F+qE-mg=m
,解得:F=
,
由牛顿第三定律得,小球对轨道的压力F′=
;
答:(1)小球到达C点时的速度为
v
0,电场强度E=
(g-
).
(2)BD间的距离s=2R;
(3)小球通过B点时对轨道的压力为
.
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