问题
计算题
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B点与一条水平轨道相连,轨道是光滑的,轨道所在空间存在水平向右、场强为E的匀强电场,从水平轨道上的A点由静止释放一质量为m带正电的小球,设A、B间的距离为S。已知小球受到的电场力大小等于小球重力的3/4倍,C点为圆形轨道上与圆心O的等高点。(重力加速度为g)
(1)若S=2R,求小球运动到C点时对轨道的压力大小;
(2)为使小球刚好在圆轨道内完成圆周运动,求S的值。
答案
(1) (2)
题目分析:(1)当小球从A点释放,在电场力作用下运动,从A到C点电场力做正功,重力做负功,应用动能定理得:
到达C点时,小球受到的支持力和电场力提供向心力,即:
则小球对轨道的压力与受到的支持力相对为:FN = 6分
(2)为了使小球刚好在圆周轨道内运动,小球到达某点时恰好受到重力和电场力,此时有:
从A点到该点时据动能定理有:
则可以计算得:S = 6分