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如图所示的装置中,水平面、圆环均光滑和绝缘;匀强电场的电场强度为E,方向沿水平向...

如图所示的装置中,水平面、圆环均光滑和绝缘;匀强电场的电场强度为E,方向沿水平向右;圆环半径为R,跟圆环最低点A相距为L处的水平面上有一质量为m,电荷量为+q的小球,从静止开始沿水平轨道进入圆环,并在圆环内做圆周运动.问当qE=mg时,L应满足什么条件,才能使小球在圆环内做完整的圆周运动?

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在小球进入圆环后,当圆环对小球恰好没有作用力时,小球的速度达到最大,恰好由小球受到的重力和电场力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出最小速度. 再对整个过程运用动能定理列式可求出A点的最小高度h. 【解析】 小球在电场中所受的重力和电场力都为恒力,故可两力等效为一个力F,如图所示. 由题意, 方向与水平方向的夹角为45°. 小球能在此复合场中做圆周运动的条件是在其运动到等效“最高点”时满足: ,其中N≥0 从小球开始运动到小球到达等效“最高点”的过程,重力和电场力做功,由动能定理: 联立以上公式解得: 答:L应满足.
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考点分析:
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电流表A1:(量程100μA,内阻2kΩ)
电流表A2:(量程500μA,内阻300Ω)
电压表V1:(量程12V,内阻100kΩ)
电流表V2:(量程50V,内阻500kΩ)
电源E:(电动势15V,允许最大电流1A)
滑动变阻器R:(最大阻值1kΩ)
电键S,导线若干
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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