半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套有一質(zhì)量為m、帶正電的珠子,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),如圖1-8-9所示.珠子所受靜電力是其重力的倍,將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放,則:

圖1-8-9

(1)珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多大?

(2)珠子對(duì)環(huán)的最大壓力是多大?

解析:(1)因qE= mg,所以qE、mg的合力F與豎直方向夾角tanθ==,即θ=37°,則珠子由A點(diǎn)靜止釋放后從A到B過(guò)程中做加速運(yùn)動(dòng),如圖所示,B點(diǎn)動(dòng)能最大.由動(dòng)能定理得:

qErsinθ-mgr(1-cosθ)=Ek,解得B點(diǎn)動(dòng)能即最大動(dòng)能為Ek= mgr.

(2)設(shè)珠子在B點(diǎn)受圓環(huán)彈力為FN,有FN-F=m,

即FN=F+m=+mg= mg

由牛頓第三定律得,珠子對(duì)圓環(huán)的最大壓力也為mg.

答案:(1)mgr  (2)mg


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如圖所示,半徑為r的絕緣光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi),環(huán)上套有一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的珠子,空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),珠子所受的電場(chǎng)力是其重力的
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倍,將珠子從環(huán)上最低位置A點(diǎn)由靜止釋放,那么珠子所能獲得的最大動(dòng)能是多少?

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(1)珠子所能獲得的最大動(dòng)能和在最大動(dòng)能處環(huán)對(duì)珠子的作用力;
(2)要使珠子恰好能繞圓環(huán)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),則應(yīng)在A點(diǎn)給珠子以多大的初速度?

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,這時(shí)珠子所在位置與圓心的連線和豎直方向的夾角是
 

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