Question

如图所示，将质量m＝0.1 kg、带电荷量为q＝＋1.0×10^－5 C的圆环套在绝缘的固定圆柱形水平直杆上．环的直径略大于杆的截面直径，环与杆间的动摩擦因数μ＝0.8.当空间存在着斜向上的与杆夹角为θ＝53°的匀强电场E时，环在电场力作用下以a＝4.4 m/s²的加速度沿杆运动，求电场强度E的大小．(取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10 m/s²)

Answer

1.0×105 N/C或9.0×105 N/C

【解析】在垂直杆方向上，由平衡条件得：qE0sinθ＝mg，解得E0＝1.25×105 N/C

当E<1.25×105 N/C时，杆对环的弹力方向竖直向上，

根据牛顿第二定律可得：

qEcosθ－μFN＝ma

qEsinθ＋FN＝mg

解得：E＝1.0×105 N/C

当E>1.25×105 N/C时，杆对环的弹力方向竖直向下，根据牛顿第二定律可得：

qEcosθ－μFN＝ma

qEsinθ＝mg＋FN

解得：E＝9.0×105 N/C