如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O恰在MN
◎ 题目
如图所示,矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场,虚线框外为真空区域;半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内,直径AB垂直于水平虚线MN,圆心O恰在MN的中点,半圆管的一半处于电场中.一质量为m,可视为质点的带正电电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内,小球从B点穿出后,能够通过B点正下方的C点.重力加速度为g,小球在C点处的加速度大小为5g/3.求: (1)匀强电场场强E; (2)小球在B点时,半圆轨道对它作用力的大小; (3)要使小球能够到达B点正下方C点,虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件; (4)小球从B点计时运动到C点过程中,经多长时间小球的动能最小. |
◎ 答案
(1)由于小球在C处受到重力和电场力的共同作用,所以: C点:F合=ma=
代入数据得:E=
(2)A→B的过程重力和电场力对小球做功,mg?(2R)-FR=
得:vB=
在B点N-mg=
半圆轨道对小球的作用力 N=
(3)小球从B→C 水平方向匀减速运动,竖直方向自由落体运动 ax=
设向左减速时间为tt=
x=
y=
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