问题 计算题

如图,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行.a、b为轨道直径的两端,该直径与电场方向平行.一电荷量为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动,经过a点和b点时对轨道压力的大小分别为FNa和FNb.不计重力,求电场强度的大小E、质点经过a点和b点时的动能.

答案

 (FNb-FNa)  (FNb+5FNa)  (5FNb+FNa)

小球在光滑轨道上做圆周运动,在a、b两点时,静电力和轨道的作用力的合力提供向心力,由b到a只有电场力做功,利用动能定理,可求解E及a、b两点的动能.

质点所受电场力的大小为

F=qE  ①

设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有

F+FNa=m

FNb-F=m

设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有

Ekamv ④

Ekbmv ⑤

根据动能定理有Ekb-Eka=2rF ⑥

联立①②③④⑤⑥式得

E= (FNb-FNa)  ⑦

Eka (FNb+5FNa) ⑧

Ekb (5FNb+FNa) ⑨

单项选择题
单项选择题 A1型题