题目内容
【题目】如图所示,将质量m=0.1 kg、带电荷量为q=+1.0×10-5 C的圆环套在绝缘的固定圆柱形水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径,环与杆间的动摩擦因数μ=0.8.当空间存在着斜向上的与杆夹角为θ=53°的匀强电场E时,环在电场力作用下以a=4.4 m/s2的加速度沿杆运动,求电场强度E的大小.(取sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10 m/s2)
【答案】1.0×105 N/C或9.0×105 N/C
【解析】在垂直杆方向上,由平衡条件得:qE0sinθ=mg,解得E0=1.25×105 N/C
当E<1.25×105 N/C时,杆对环的弹力方向竖直向上,
根据牛顿第二定律可得:
qEcosθ-μFN=ma
qEsinθ+FN=mg
解得:E=1.0×105 N/C
当E>1.25×105 N/C时,杆对环的弹力方向竖直向下,根据牛顿第二定律可得:
qEcosθ-μFN=ma
qEsinθ=mg+FN
解得:E=9.0×105 N/C
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