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光滑水平面上固定有一个半径R的光滑圆环一个带正点Q质量为M的小球沿内沿做圆周运动,有一个水平向右的匀强电场(场强E)则此小球的最大速度至少为多少?(做此类等效题目的思路因如何?)
小球运动到电势能最大的位置时,有最小速度V,若要小球以最小的速度刚好能够通过该位置,要求: mV^2/r=Eq 小球运动到电势能最小的位置时,设速度为V',由动能定理: mV’^2/2=2Eqr+mV^2/2 两式联立,即可解得: V’=√(5Eqr/m) (这题可以和用细绳系着物体在竖直面内做圆周运动相类比,电场力相当于重力)
光滑水平面上固定有一个半径R的光滑圆环一个带正点Q质量为M的小球沿内沿做圆周运动,有一个水平向右的匀强电场(场强E)则此小球的最大速度至少为多少?(做此类等效题目的思路因如何?) 按照能量守恒定律, 小球的最小速度应该在势能最高点,本题为圆环中小球重力和电场力合力指向圆心的位置。
最大速度应该在势能最低点,本题为圆环中小球重力和电场力合力反向指向圆心的位置。 设以上两点连线(过圆心)与竖直方向的夹角为θ,则:tgθ=Eq/mg 设小球在速度最小点的速度为v,小球重力和电场力合力为F=mg/cosθ=Eq/sinθ 圆环对小球的弹力为N。
要使小球做圆周运动而不致落下,则N≥0 即:小球的向心力ma=N+F=mv^/R≥F,此时小球动能E=mv^/2≥FR/2 设小球运动到速度最大点的速度为V, 这时小球重力势能减少了mg(2Rcosθ),电势能减少了Eq(2Rsinθ) 所以此时小球的动能E'=mV^/2≥FR/2+2mgRcosθ+2EqRsinθ 即:mV^/2≥mgR/(2cosθ)+2mgRcosθ+2mgRtgθsinθ ==>V≥√[mgR(1/cosθ+4cosθ+4tgθsinθ)],(tgθ=Eq/mg) 此题的关键是运用能量守恒定律,并找到速度最小点(支持力等于0) 。
我个人认为对这类题应该这样想: 小球要能做匀速圆周运动,必须有足够的向心力,并且保持力的平衡。在本题中,小球不受摩擦力的作用,在水平方向,只能受到向右的电场力和向必力以及或有或无的拉力的作用。我们分析一下,在整个过程中小球的受力情况:坚直方向,受平衡力作用,这不用考虑。
水平方向,有向心力和电场力的作用以及绳的拉。我们画图分析一下:我们取两个点进行受力分析,其中一个点在最左边,另一个点在最右边。左边这个点受到向右的电场力和向左的向心力,还可能存向右的绳的拉力作用,由于向心力和电场力方向相反,绳子有拉力也只能向右,可以得出 F向+F拉=F电,而要能做圆周运动,F拉只需大于或等于0,当拉力等于0时,向心力最大;右边这个点受到向右的电场力的向心力,以及向左的拉力作用可以得出 F向+F电=F拉,这时由于电场力的作用,拉力肯定是大于0的,这时对于速度只要大于0就行了。
题目中要让我们求最大速度,也就是让我们求最大向心力。因为质量、半径都一定,那么向心力就和速度成正比了。我们分析两个点,什么时候向心力最大呢,定是最左边这个点了。其他的,我想你应该能解了。但是我还想说一点,那就是我为什么首先想至取这两个点,而不是其他的点。
因为我们分析一下,在小球运动的所有点中,其他他地方都有绳拉力的作用,且不在同一直线,力分解后,向心力都不可能最大和最小,因此我们就用特等点的极值法,这也是在以后做这类题的主要思路。分析到此,其他的就简单了,只要取左边这个点,F向=F电-F拉,当拉力=0时,向心力最大,也就是mrv^2=qE,就可以解出了,希望对你能有帮助。
(修改)受重力作用,但在坚直方向上二力平衡,重力不影响。我坚持我的观点。laohu朋友的解答结果和提出问题的朋友公布的答案相同,但我想你是否需要解释一下你用动能定理的理由。 。
QE=MV^/R,解出速度V=(Q*E*R/M)^0.5 因为电场力提供向心力
答:see sb doing sth 看到某人干某事,感官动词+sb+doing sth,一种常用的表达方式.其他同意楼上意见详情>>
答:1题不正确。匀强电场是电场强度大小和方向都相同的电场。 2题不正确。正确的应是;“电场中某点的场强方向,就是正点电荷在该点的受力方向。”与负点电荷在该点的受力方...详情>>