如图所示,光滑绝缘水平台距水平地面高h=0.80m,地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接,A点距竖直墙壁s=0.60m,整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将质量为m=0.1kg、电

◎ 题目

如图所示,光滑绝缘水平台距水平地面高h=0.80 m,地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接,A点距竖直墙壁s=0.60 m,整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将质量为m=0.1 kg、电荷量为q=1×10-3 C的带正电荷的小球(可视为质点),从平台上的端点N由静止释放,离开平台N点后恰好切入半径为R=0.4 m的绝缘光滑圆形轨道,并沿圆形轨道运动到P点射出。图中O点是圆轨道的圆心,B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点,AO与BO之间夹角为53°,取g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)电场强度E的大小;
(2)运动过程中,小球的最大速度(结果可以保留根号);
(3)小球对轨道的最小压力。

◎ 答案

解:(1)由运动的分解:h=,t1=0.4 s

解得:E==750 N/C
(2)设小球切入A点的速度为vA,vy=gt1=4 m/s,vx=t1=3 m/s
故得:vA==5 m/s
电场力:F=qE=mg,tanθ=,θ=37°
合外力:F=mg
由此可知,小球到达D的对称点G的速度将最大
由A点到G点对小球应用动能定理:FR=
将F、R、vA的值代入得:m/s=5.92 m/s
(3)在D点,因为电场力和重力的合力方向指向圆心,跟D点的速度垂直,所以小球对轨道压力最小
由G到D,应用动能定理-2FR=
将F、R、vG的值代入得:vD=m/s
在D点应用牛顿第二定律F+FN=m
解得:FN=2.5 N

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,光滑绝缘水平台距水平地面高h=0.80m,地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接,A点距竖直墙壁s=0.60m,整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将质量为m=0.1kg、电…”主要考查了你对  【带电粒子在电场中运动的综合应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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