题目内容
内壁光滑的圆环状管子固定在竖直平面内,环的圆心位于坐标圆点,圆环的半径为R,x轴位于水平面内,匀强电场在竖直平面内方向竖直向下,y轴左侧场强大小
,右侧场强大小为
.质量为m、电荷量为q的带正电小球从A点进入管中并沿逆时针方向运动,小球的直径略小于管子的内径,小球的初速度不计,求:
(1)小球到达B点时的加速度;
(2)小球到达C点时对圆环的压力;
(3)通过进一步计算说明这种物理模型存在的问题及形成原因.
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解析:
(1)
(2分)
(1分)
(2分)
(1分)
方向斜向右下方,与竖直方向夹角为
(1分)
(2)
(2分)
(1分)
(2分)
(1分)
由牛顿第三定律,小球对圆环的压力为
,方向向下 (1分)
(3)进一步计算
发现小球第一次回到A点时动能为
,这与静电力做功与路径无关矛盾,出现问题的原因是:这种方向是平行直线但大小不等的电场是不存在的(5分)
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