题目内容
【题目】如图所示,在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心在O点,半径为r,内壁光滑,A、B两点分别是圆弧的最低点和最高点。该区间存在方向水平向右的匀强电场,一质量为m、带负电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动电荷量不变,经C点时速度最大,O、C连线与竖直方向的夹角,重力加速度为g。
求小球所受到的电场力大小;
若恰好能完整的做圆周运动,求过D点的速度?
小球在A点速度多大时,小球经B点时对轨道的压力最小?
【答案】:;;
【解析】
解:已知带电小球在光滑的竖直圆轨道内做完整的圆周运动,经C点时速度最大,因此,C点是竖直平面内圆周运动的物理“最低点”,也就是小球在C点电场力和重力的合力则背离圆心的方向,如图;
则有
因此电场力为:
点竖直平面内圆周运动的物理“最高点”,恰好能完整的做圆周运动,在“最高点”有最小速度,即
解得;
要小球经B点时对轨道的压力最小,则以最小速度经过D点,由以上知在D点速度是
小球从A到D的过程中,由动能定理得:
联立解得:
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