如图所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E.从水平轨道上的A点由静止释放一质

如图所示,一半径为R的绝缘圆形轨道竖直放置,圆轨道最低点与一条水平轨道相连,轨道都是光滑的.轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,场强为E.从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m的带正电的小球,为使小球刚好在圆轨道内做圆周运动,求

(1)圆形轨道里运动的最小速度多少?
(2)释放点A距圆轨道最低点B的距离s.已知小球受到的电场力大小等于小球重力的
3
4
倍.
物理人气:677 ℃时间:2020-03-25 10:38:27
优质解答
(1)如图,带电小球运动到图中最高点时,重力、电场力的合力提供向心力时,速度最小,因为qE=
3
4
mg
则重力与电场力的合力为:F=
(mg)2+(qE)2
=
5
4
mg
因为小球刚好在圆轨道内做圆周运动,故最高点合力提供向心力,即 F=m
v2
R

解得:v=
5
4
gR

(3)从B点到等效最高点,由动能定理得:-mgR(1+cosθ)-qERsinθ=
1
2
mv2
-
1
2
m
v2B

其中sinθ=
qE
F
=
3
5
,cosθ=
4
5

从A到B,由动能定理得:qEs=
1
2
m
v2B

联立解得:s=
23
6
R
答:
(1)圆形轨道里运动的最小速度是
5
4
gR

(2)释放点A距圆轨道最低点B的距离s是
23
6
R.
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