题目内容
【题目】如图所示的装置是在竖直平面内放置光滑的绝缘轨道,处于水平向右的匀强电场中,一带负电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内作圆周运动.已知小球所受到电场力是其重力的3/4,圆环半径为R,斜面倾角为θ=53°,SBC=2R.若使小球在圆环内能作完整的圆周运动,h至少为多少?
【答案】10R
【解析】试题分析:小球所受的重力和电场力都为恒力,故两力可等效为一个力F,如图所示,可知F=mg,方向与竖直方向夹角为37°,偏左下;从图中可知,做完整的圆周运动的临界条件是恰能通过D点,若球恰好能通过D点,则达到D点时小球与圆环间的弹力恰好为零,由圆周运动知识得:即:
选择A点作为初态,D点为末态,由动能定理有: mg(h-R-Rcos37°)-mg(htan37°+2R+Rsin37°)=
代入数据:mg(h-1.8R)-mg(h+2.6R)=
解得:h=10R
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