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如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直平面内,管口B、C的连...

如图所示,光滑绝缘的细圆管弯成半径为R的半圆形,固定在竖直平面内,管口B、C的连线是水平直径.现有一带正电小球(可视为质点)从B点正上方的A点自由下落,A、B两点间距离为4R.从小球进入管口开始,整个空间突然加上一个匀强电场,电场力在竖直向上的分力大小与重力大小相等,结果小球从管口C处脱离圆管后,其运动轨迹最后经过A点.设小球运动过程中带电量没有改变,重力加速度为g.求:
(1)小球到达B点的速度大小;
(2)小球受到的电场力的大小和方向;
(3)小球经过管口C处时对圆管壁的压力.

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(1)小球下落过程只有重力做功,根据机械能守恒定律列式求解; (2)小球从B到C过程,只有电场力做功,根据动能定理列式;小球离开C点后,竖直方向做匀速运动,水平方向做加速运动,根据平抛运动的知识列式求解; (3)小球经过C点时,电场力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式即可. 【解析】 (1)小球从开始下落到管口B,机械能守恒: 解得 故到达B点速度大小. (2)设电场力的竖直向上分力为Fy,水平分力为Fx,则Fy=mg 从B到C,由动能定理:---------------① 小球从管口C到A,做类平抛,竖直方向匀速运动  y=4R=VC•t----------② 水平方向做匀加速运动   -----③ 由①②③得Fx=mg 故电场力大小 方向与水平向左成45斜向上. (3)球在管口C处由牛顿定律: 得N=3mg 故球对管得压力为N′=3mg,方向水平向右.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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