24.(1)小球在竖直平面内做圆周运动,在b点所受电场力和重力的合力方向指向圆心,在绳中拉力为零时,速度出现最小值,小球恰好能做圆周运动,重力和电场力的合力提供向心力。设小球的质量为m,小球在b时的速度为v

    ①…………………………3分    

      ②…………………………2分

  已知  

  得:…………………………3分

(2)小球做圆周运动的平面如图二所示,其重力与电场力的合力与小球运动轨道在同一平面内有如图三(a)和图三(b)两种情况。比较这两种情况,图三(a)中重力与电场力的合力较大。因此,在图三(a)情况下小球恰好做圆周运动速度的最大值大于在图三(b)情况下小球恰好做圆周运动速度的最大值。

   由题意应研究图三(a)情况。              ……………2分

符合题意的情况是图三(a),设电场力与合力方向的夹角为θ,小球运动的最小速度为v1,由牛顿第二定律

沿x方向   Fcosθ+mgsin30 º=    ③   …………………………2分

沿y方向   Fsinθmgcos30 º=0       ④    …………………………2分

解得:     θ=30 º         

即电场强度方向与水平面平行            …………………………2分

显然,小球运动到圆周上与此点对称的位置时速度最大,设最大速度为v2,由动能定理得

   ⑤    …………………………2分

  (或:)

    解得:                 …………………………2分

 0  410624  410632  410638  410642  410648  410650  410654  410660  410662  410668  410674  410678  410680  410684  410690  410692  410698  410702  410704  410708  410710  410714  410716  410718  410719  410720  410722  410723  410724  410726  410728  410732  410734  410738  410740  410744  410750  410752  410758  410762  410764  410768  410774  410780  410782  410788  410792  410794  410800  410804  410810  410818  447090 

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