题目内容

(09年平顶山市质检)(12分)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的连线是水平直径.现有一带正电的小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球进入管口开始,整个空间中突然加上一个匀强电场,电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹经过A点.设小球运动过程中带电量没有改变,重力加速度为g,求:

(1)小球到达B点的速度大小;

(2)小球受到的电场力的大小;

(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力.

解析:(1)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)

 

(2)设电场力的竖直分力为Fy,水平分力为Fx,则Fy=mg(方向竖直向上).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,由于其轨迹经过A点,有

 

                                                                                (1分)

 

                                                           (1分)

 

联立解得:Fx=mg        

                                                                            

电场力的大小为:                                      (1分)

 

 (3)小球经过管口C处时,向心力由Fx和圆管的弹力N提供,设弹力N的方向向左,则

 

                                                                                 (2分)

 

  解得:N=3mg(方向向左)                                                                              (1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

 

       ,方向水平向右                                                  (1分)
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网