题目内容

(16分)如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直平面内,管口B、C的连线是水平直径.现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球进入管口开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹经过A点.设小球运动过程中带电量没有改变,重力加速度为g,求:

(1)小球到达B点的速度大小;
(2)小球受到的电场力的大小;
(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力.

(1) (2) (3)3mg 水平向右

解析试题分析:(1)小球由A自由下落到管口B的过程中机械能守恒,故有:
              (2分)
               (2分)
(2)设电场力的竖直分力为Fy,水平分力为Fx,则Fy=mg(方向竖直向上)
小球从B运动到C的过程中,由动能定理得:              (2分)
小球从管口C运动到A点做类平抛运动,有
             (1分)
             (1分)
解得:Fx=mg             (1分)
电场力的大小:              (1分)
(3)小球经过管口C处时,              (1分)
设弹力N的方向向左,则:              (2分)
解得:N=3mg(方向向左)               (1分)
根据牛顿第三定律可知,小球经过管口C处时对圆管的压力
,方向水平向右                   (2分)
考点:本题考查牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动及动能定理

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