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如图所示,竖直平面上有一光滑绝缘半圆轨道,处于水平方向且与轨道平面平行的匀强电场...

如图所示,竖直平面上有一光滑绝缘半圆轨道,处于水平方向且与轨道平面平行的匀强电场中,轨道两端点A、C高度相同,轨道的半径为R.一个质量为m的带正电的小球从槽右端的A处无初速沿轨道下滑,滑到最低点B时对槽底压力为2mg.求小球在滑动过程中的最大速度.
两位同学是这样求出小球的最大速度的:
甲同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球运动过程机械能守恒,manfen5.com 满分网,解得小球在滑动过程中的最大速度为manfen5.com 满分网
乙同学:B是轨道的最低点,小球过B点时速度最大,小球在B点受到轨道的压力为FN=2mg,由牛顿第二定律有manfen5.com 满分网,解得球在滑动过程中的最大速度manfen5.com 满分网
请分别指出甲、乙同学的分析是否正确,若有错,将最主要的错误指出来,解出正确的答案,并说明电场的方向.

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小球由于受到电场力做功,故机械能不守恒;故应用动能定理求解小球在最滑动过程中的最大速度. 【解析】 甲同学的分析是错误的,小球的机械能不守恒.  乙同学分析也是错误的,小球在滑动过程中的最大速度的位置不在最低点B. 正确解如下: 小球在B点时,FN-mg=m ∵FN=2mg∴v2=gR 从A到B,设电场力做功WE,由动能定理, 得 ∵电场力做负功,∴带电小球受电场力方向向右FE= 场强方向向右                          从A到B之间一定有位置D是小球运动的切线方向瞬时合力为零处,也是小球速度最大处                                                       设OD连线与竖直方向夹角θ,FEcosθ=Gsinθ            答:电场方向向右,最大速度为.
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考点分析:
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1
I
 
1
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U
 
2
I
 
2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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