半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示.珠子所受静电力是其重力的3/4倍.将珠子从环上最低位置A点
◎ 题目
半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示.珠子所受静电力是其重力的3/4倍.将珠子从环上最低位置A点静止释放,求: (1)珠子所能获得的最大动能和在最大动能处环对珠子的作用力; (2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以多大的初速度? |
◎ 答案
(1)珠子的平衡位置和圆心连线与竖直方向的夹角θ有tanθ=
珠子在平衡位置速度最大,珠子从A点运动到平衡位置, 由动能定理qErsinθ-mgr(1-cosθ)=
最大动能 Ek=
在动能最大处圆环对珠子的作用力; 根据圆周运动N-mgcosθ-qEsinθ=m
得:N=
(2)如图,此时珠子做圆周运动的“最高点”为D,在D点,珠子速度为零, 从A点到D点过程,由动能定理 -mgr(1+cosθ)-qErsinθ=0-
得:vA=
答:(1)珠子所能获得的最大动能
(2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以
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