题目内容

如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直面内,管口B、C的连线水平.质量为m的带正电小球从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球(小球直径小于细圆管直径)进人管口开始,整个空间中突然加上一个斜向左上方的匀强电场,小球所受电场力在竖直方向上的分力方向向上,大小与重力相等,结果小球从管口C处离开圆管后,又能经过A点.设小球运动过程中电荷量没有改变,重力加速度为g,求:

1.小球到达B点时的速度大小;

2.小球受到的电场力大小;

3.小球经过管口C处时对圆管壁的压力.

 

 

1.

2.

3.,   (1分)              方向向右

解析:⑴小球从开始自由下落到到达管口B的过程中机械能守恒,故有:

  (2分)     到达B点时速度大小为:   (2分)

⑵设电场力的竖直分力为,水平分力为,则(方向竖直向上) (1分)

小球从B运动到C的过程中,由动能定理得: (1分)

小球从管口C处脱离圆管后,做类平抛运动,由于经过A点,则有:

       (1分)                      (1分)

联立解得: (1分)  电场力的大小为:   (1分)

⑶小球经过管口C处时,向心力由和圆管的弹力N提供,设弹力N的方向向左,则:     (1分)              解得:(方向向左)       (2分)

 

根据牛顿第三定律可知,小球经过管口C处时对圆管的压力为:

,    (1分)              方向向右                     (1分

 

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