题目内容
如图K28-10所示,在竖直平面内放置的光滑绝缘轨道处
于水平向右的匀强电场中,一带负电荷的小球从高h的A处由静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入圆环内做圆周运动.已知小球所受的电场力是其重力的
,圆环半径为R,斜面倾角为θ=53°,B、C间距离xBC=2R.若使小球在圆环内能做完整的圆周运动,h至少为多少?
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图K28-10
10R
[解析] 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:F=m![]()
即:
mg=m![]()
由动能定理有
mg(h-R-Rcos37°)-
mg(hcotθ+2R+Rsin37°)=
mv![]()
联立解得此时的高度h=10R.
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