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如图所示,ABCDF为一绝缘光滑轨道,竖直放置在水平方向的 匀强电场中,BCDF...

manfen5.com 满分网如图所示,ABCDF为一绝缘光滑轨道,竖直放置在水平方向的 匀强电场中,BCDF是半径为R的圆形轨道,已知电场强度为E,今有质量为m的带电小球在电场力作用下由静止从A点开始沿轨道运动,小球受到的电场力和重力大小相等,要使小球沿轨道做圆周运动,则AB间的距离至少为多大?
要使小球在圆轨道上做圆周运动,小球在“最高”点不脱离圆环.这“最高”点并不是D点,可采用等效重力场的方法进行求解. 对小球受力分析可知,小球在混合场中的最高点,此时小球的速度应该为零,在由动能定理可以求得AB间的距离. 【解析】 重力场和电场合成等效重力场,其方向为电场力和重力的合力方向,与竖直方向的夹角(如图所示) tanθ==1 θ=45° 等效重力加速度g′==g 在等效重力场的“最高”点,小球刚好不掉下来时,由牛顿第二定律可得, mg′= v= 从A到等效重力场的“最高”点,由动能定理 qE(L-Rsin45°)-mg(R+Rcos45°)=mv2-0 L==(1+)R 答:AB间的距离至少为(2+)R.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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