题目内容

 一根对称的“∧”形玻璃管置于竖直平面内,管所有空间有竖直向上的匀强电场,带正电的小球在管内从A点由静止开始运动,且与管壁的动摩擦因数为μ,小球在B端与管作用时无能量损失,管与水平面间夹角为θ,AB长L,如右图所示,求从A开始,小球运动的总路程是多少?(设小球受的电场力大于重力)

解析   
小球小球从A端开始运动后共受四个力作用,电场力为qE、重力mg、管壁支持力N、摩擦力f,由于在起始点A小球处于不平衡状态,因此在斜管上任何位置都是不平衡的,小球将做在“∧”管内做往复运动,最后停在B处。若以整个运动过程为研究对象,将使问题简化。


 
以小球为研究对象,受力如右图

所示,由于电场力和重力做功与路径无关,
而摩擦力做功与路径有关,设小球运动的
总路程为s,由动能定理得:
qELsinθ—mgLsinθ-fs="0 " ①
又因为f=μN           ②
N=(qE-mg)cosθ
所以由以上三式联立可解得小球运动的总路程:   ③
练习册系列答案
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