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...
问题详情:
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倍,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,求:
(1)珠子所能获得的最大动能是多少?
(2)珠子对圆环的最大压力是多少?
【回答】
解析:(1)设qE、mg的合力F合与竖直方向的夹角为θ,
由qE=mg,所以tanθ==,
则sinθ=,cosθ=,则珠子由A点静止释放后在从A到B的过程中做加速运动,如图所示.由题意知珠子在B点的动能最大,由动能定理得
qERsinθ-mgR(1-cosθ)=Ek,
解得Ek=mgR.
(2)珠子在B点对圆环的压力最大,设珠子在B点受圆环的*力为FN,
则FN-F合=,mv2=mgR
即FN=F合+=+mg=mg+mg=mg.
由牛顿第三定律得,珠子对圆环的最大压力为mg.
知识点:静电场及其应用单元测试
题型:综合题
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