(1)
(2)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:
所以小球在A点的速度
。
(3)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
,
小球在B点时,根据牛顿第二定律,在水平方向有
解以上两式,小球在B点对环的水平作用力为:
。
本题考查复合场和圆周运动、动能定理的综合应用,把重力和电场力进行合成,转化为等效重力场,在等效重力场的最低点小球速度最大,根据圆周运动沿着半径方向的合力提供向心力可求得在A点速度大小,从A到B运动过程中只有电场力做功,由动能定理求得B点速度,再由圆周运动的合力提供向心力求得环的支持力大小
点评:本题综合性比较强,考到的知识点很多,这就需要学生对圆周运动、动能定理、等效重力场的受力特点非常熟悉并能够加以应用