半徑為r的絕緣光滑圓環固定在豎直平面內,環上套有一質量為m、帶正電的珠子,空間存在水平向右的勻強電場,如圖所...
問題詳情:
半徑為r的絕緣光滑圓環固定在豎直平面內,環上套有一質量為m、帶正電的珠子,空間存在水平向右的勻強電場,如圖所示.珠子所受靜電力是其重力的倍.將珠子從環上最低位置A點靜止釋放,則:
(1)珠子所能獲得的最大動能是多少?
(2)珠子對圓環的最大壓力是多少?
【回答】
解:(1)如圖,在珠子能夠靜止的一點進行受力分析
設OB與OA之間的夾角為θ,則:
所以:θ=37°
珠子在等效最低點B時具有最大的動能.
珠子從A到B的過程電場力和重力做功,珠子的動能增加,即:
﹣mgr(1﹣cosθ)+qEr•sinθ=EK﹣0
解得珠子所能獲得的最大動能:Ek=﹣mgr(1﹣cosθ)+qErsinθ=.
(2)珠子在最低點B處受到的壓力最大.
根據合力提供向心力
又因為重力和電場力的合力F=,
所以
根據牛頓第三定律,珠子對圓環的最大壓力是.
答:(1)珠子所能獲得的最大動能是.
(2)珠子對圓環的最大壓力是.
知識點:電勢能和電勢
題型:計算題