题目内容
【题目】如图所示,虚线左侧存在方向竖直向上、强度为E的匀强电场和方向垂直纸面向里、强度为B的匀强磁场,虚线右侧存在方向竖直向下、强度也为E的匀强电场, 为以O点为圆心的光滑绝缘圆弧。一质量为m,带电量为+q的小球(可视为质点)由M点静止释放,经过一段时间后运动至M点正下方的Q点(图中没有画出)。已知,电场强度,圆弧半径为L,重力加速度为g。求:
(1)小球运动至N点时对轨道的压力;
(2)M点和Q点之间的距离。
【答案】(1) 6mg,方向竖直向下,(2)。
【解析】
(1)小球由M点运动到N点做圆周运动,设小球运动到N点速度为v,由动能定理得:
其中:
由牛顿第二定律可得:
解得:,
由牛顿第三定律可得:小球运动至N点时对轨道的压力大小为6mg,方向竖直向下
(2)小球由N点运动到P点做匀速圆周运动
小球由P点运动到Q点做类平抛运动
水平方向上:
竖直方向上:
根据牛顿第二定律:
解得:
M点和Q点之间的距离为:
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