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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...

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点静止释放,求:
(1)珠子所能获得的最大动能和在最大动能处环对珠子的作用力;
(2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以多大的初速度?

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(1)由三角函数与动能定理,从而求出最大动能,再由牛顿第二定律,即可求解; (2)从A点到D点过程,由动能定理,即可求解. 【解析】 (1)珠子的平衡位置和圆心连线与竖直方向的夹角θ有 珠子在平衡位置速度最大,珠子从A点运动到平衡位置, 由动能定理 最大动能   在动能最大处圆环对珠子的作用力; 根据圆周运动 得: (2)如图,此时珠子做圆周运动的“最高点”为D,在D点,珠子速度为零, 从A点到D点过程,由动能定理 得: 答:(1)珠子所能获得的最大动能和在最大动能处环对珠子的作用力; (2)要使珠子恰好能绕圆环做完整的圆周运动,则应在A点给珠子以的初速度.
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考点分析:
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同学甲的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡,有:tanθ=manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网
∴I=manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网A=11.25A
同学乙的解法如下:铜棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,如图丙所示.
F做功为:WF=FS1=BIl•lsin37°
重力做功为:WG=-mgS2=-mgl(1-cos37°)
由动能定理得:BIl2sin37-mgl(1-cos37°)=0
∴I=manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网A=5A
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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