题目内容
【题目】如图所示,质量为m、带电量为-q的小球在光滑导轨上运动,半圆形滑环的半径为R。整个装置放在方向竖直向下,强度为E的匀强电场中,斜轨的高为H,已知
。设过B点时小球的动能不变。试问:
(1)若小球恰好过半圆最高点,则该点速度多大?
(2)若小球从A点静止释放后恰好过半圆最高点,则H==?
(3)上问中,小球在B点对圆环的压力为多少?
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【答案】(1)
;(2)
;(3)3mg
【解析】
(1)小球恰好过半圆最高点,由重力和电场力提供向心力,则有:
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解得:
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(2)小球从
点静止释放后恰好过半圆最高点,根据动能定理可得:
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解得:
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(3)从
到
过程电场力与重力做功,根据动能定理:
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在
点受重力、电场力和轨道的支持力,合力提供向心力,得:
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联立可得:
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根据牛顿第三定律,圆环对小球的压力等于小球对圆环的压力,即为:
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