题目内容

(07年沈阳地区期中)(18分)水平面与竖直放置的半径为R的圆轨道内壁都是光滑的,它们相切于A点,有一个质量为m(可视为质点),带正电的小球,自A点静止释放后,小球可在A、B两点之间来回运动。已知A、B两点间的圆弧所对的圆心角为60°,整个装置处在水平向右的匀强电场中。现在小球从水平轨道上C点静止开始在电场力作用下从A处的小缺口滑入圆轨道,并恰好在圆轨道内做圆周运动,一直没有脱离内壁。

 

       (1)此匀强电场的电场强度大小为多少?

       (2)欲满足题中条件,AC间距离L应为多大?

(3)在圆轨道中运动时,小球对轨道的最大压力出现在哪一点?试求这个压力的值;(重力加速度为g)

    解析:(1)由对称性可知:小球平衡位置在AB弧中点D,由矢量三角形可知:

 

     

 

     (2)恰好做圆周运动意味着直径DE的另一端点E处有:

 

      

 

        又C→E过程中有:

 

        

 

 

       (3)最大压力出现在D点:

 

          C→D过程中有:

 

            D处有:

 

   由“牛三”可知:最大压力为

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