问题 填空题

如图所示,有一水平放置的绝缘光滑圆槽,圆半径为R,处在一水平向右且与圆槽直径AB平行的匀强电场中,场强为E.圆槽内有一质量为m,带电量为+q的小球作圆周运动,运动到A点时速度大小为v,则到达B点时小球的向心加速度大小为______;小球对圆槽的作用力的方向是______.

答案

小球在A点时速度大小为v,从A运动到B点,由动能定理,则有:

1
2
mvB2-
1
2
mvA2
=qE•2R

而对小球在B点,由牛顿第二定律,则有:an=

vB2
R

由上两式,解得:an=

4EqR+mv2
mR

在B点对小球进行受力分析,受重力、电场力、支持力,合力提供向心力,

设圆槽对小球作用力的方向沿左上方与水平方向夹角为θ,则有:

tanθ=

mg
Fn+Eq
=
mg
man+Eq
=
mgR
5EqR+mv2

解得θ=arctan

mgR
5EqR+mv2

所以小球对圆槽的作用力的方向是右下方与水平方向成arctan

mgR
5EqR+mv2
度角.

故答案为:

4EqR+mv2
mR
;右下方与水平方向成arctan
mgR
5EqR+mv2
度角.

单项选择题
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