问题 计算题

半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m,带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电场,如图所示,珠子所受静电力是其重力的3/4,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,则珠子所能获得的最大动能Ek为多少?

答案

解:设珠子带的电荷量为q,电场强度为E

珠子在运动过程中受到三个力的作用,其中只有电场力和重力对珠子做功,其合力大小为

设F与竖直方向间夹角为θ,如图所示,则

把这个合力等效为复合场产生的力,此复合场强度为g'=,g'与竖直方向间的夹角为θ,珠子沿圆环运动,可以类比于单摆的运动,运动中的动能最大位置是“最低点”,由能的转化及守恒可求出最大的动能为

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