题目内容

20.如图所示,光滑绝缘半球槽的半径为R,处在水平向右的匀强电场中,一质量为m的带正电小球从槽的右端A处无初速沿轨道滑下,电场力为其重力的四分之三,求带电小球在滑动过程中的最大速度.

分析 速度最大时,合力与速度方向垂直,找到该点,根据定能定理求出经过该点时的速度就是最大速度

解答 解:速度最大时,合力与速度方向垂直,设此时重力和电场力的合力与竖直方向的夹角为θ
则:mgRcosθ-FR(1-sinθ)=$\frac{1}{2}$mV2max-0
由图可知:tanθ=$\frac{4}{3}$    sinθ=$\frac{4}{5}$    cosθ=$\frac{3}{5}$
则:Vmax=$\frac{2\sqrt{5gR}}{5}$
答:带电小球在滑动过程中的最大速度为$\frac{2\sqrt{5gR}}{5}$.

点评 求解最大速度是本题难点,重力场和电场共同作用时最大速度应在合力的最低点,类比重力场中的运动情况理解,根据动能定理求解

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