题目内容
如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行.a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行.一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb.不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能.
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[解析]质点所受电场力的大小为
f=qE ①
设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有
f+Na=m
②
Nb-f=m
③
设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有
Eka=
mv
④
Ekb=
mv
⑤
根据动能定理有
Ekb-Eka=2rf ⑥
联立①②③④⑤⑥式得
E=
(Nb-Na) ⑦
Eka=
(Nb+5Na) ⑧
Ekb=
(5Nb+Na) ⑨
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