如图所示,一绝缘细圆环半径为r,其环面固定在竖直面上,场强为E的匀强电场与圆环平面平行,环上穿有一电荷量+q,质量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动,若小球经A点时
◎ 题目
如图所示,一绝缘细圆环半径为r,其环面固定在竖直面上,场强为E的匀强电场与圆环平面平行,环上穿有一电荷量+q,质量为m的小球,可沿圆环做无摩擦的圆周运动,若小球经A点时速度vA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. (1)求小环运动到A点的速度vA是多少? (2)当小球运动到与A点对称的B点时,小球对圆环在水平方向上的作用力FB是多少? (3)若E=
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◎ 答案
(1)由题意可知小球到达A点时电场力提供向心力即qE=
解得vA=
(2)从A到B的运动过程中,根据动能定理可得 2qEr=
在B点根据向心力公式可得NB-qE=m
联立以上三式得NB=6qE 根据牛顿第三定律可得小球对圆环在水平方向的作用力大小为6qE. (3)若E=
从A→B:mgrcos45°+qE(1+sin45°)r=Ek-
解得球最大动能为Ek=(
答: (1)求小环运动到A点的速度vA是
(2)当小球运动到与A点对称的B点时,小球对圆环在水平方向上的作用力FB是6qE. (3)若E=
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