题目内容
【题目】如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线水平.质量为m的带正电小球从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球(小球直径小于细圆管直径)进入管口开始,整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀强电场,小球所受电场力在竖直方向上的分力方向向上,大小与重力相等(水平分量待定),结果小球从管口C处离开圆管后,又能经过A点.设小球运动过程中电荷量没有改变,重力加速度为g,求:
(1)小球到达B点时的速度大小;
(2)小球受到的电场力大小;
【答案】(1) (2)
【解析】(1)小球从开始自由下落到到达管口B的过程中机械能守恒,故有: ①
到达B点时速度大小为②
(2)设电场力的竖直分力为,水平分力为,则 (方向竖直向上).小球从B运动到C的过程中,由动能定理得: ③
小球从管口C处脱离圆管后,做类平抛运动,其轨迹经过A点,有④
⑤
联立解得: ⑥
电场力的大小为: ⑦
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