题目内容
如图所示,光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分,左侧空间存在一水平向右的匀强电场,场强大小
右侧空间有一长为R=0.8m的绝缘轻绳,绳的一端固定于O点,另一端拴一个质量m2=m的不带电的小球B在竖直平面内做顺时针方向的圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=8m/s,小球B在最低点时与地面接触但没有弹力. 在MN左侧空间中有一个质量为m1=m的带正电的物体A,电荷量大小为q,在水平面上与MN界面水平间距为L处由静止释放,恰好与运动到最低点处的B发生正碰,并瞬间粘合成一个整体C,碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一竖直向上的匀强电场,场强大小E2=3E1(g=10m/s2)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/2014082413435467212419.png)
(1)如果L=0.2m,求出整体C运动到最高点时的瞬时速度大小,及此时绳的拉力是物体重力的多少倍?
(2)当L满足什么条件时,整体C可以在竖直面内做一个完整的圆周运动?
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134354641683.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/2014082413435467212419.png)
(1)如果L=0.2m,求出整体C运动到最高点时的瞬时速度大小,及此时绳的拉力是物体重力的多少倍?
(2)当L满足什么条件时,整体C可以在竖直面内做一个完整的圆周运动?
(1)T="7.25" mg (2)
m或
m,整体C在竖直面内做一个完整的圆周运动.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134354812462.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355109461.png)
(1)物A与B碰前速度为
,有动能定理:
∴
="2" m/s
A、B作用动量守恒:![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355327627.png)
∴
m/s,即C顺时针转动
C有最底点→最高点速度为
有动能定理:![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241343555451337.png)
∴
即
m/s …………5分
在最高点处:
∴T="7.25" mg …………5分
(2)合成C后:∵
,C的合力向上,
即C在最底处有最小速度
:
∴
m/s
令C顺时针:
,∴
m/s,则
m …………5分
令C逆时针:
,∴
m/s,则
m …………5分
即
m或
m,整体C在竖直面内做一个完整的圆周运动.
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355140325.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355187805.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355140325.png)
A、B作用动量守恒:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355327627.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355358394.png)
C有最底点→最高点速度为
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355514289.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241343555451337.png)
∴
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355592705.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355655415.png)
在最高点处:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/201408241343557171045.png)
(2)合成C后:∵
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355779763.png)
即C在最底处有最小速度
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355857330.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355889983.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355951421.png)
令C顺时针:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355982664.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134356076394.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134354812462.png)
令C逆时针:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134356325663.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134356372449.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355109461.png)
即
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134354812462.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134355109461.png)
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
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