如图所示,竖直放置的半径为R的光滑圆形绝缘轨道与一光滑绝缘弧形轨道ABC相连,竖直光滑圆轨道处在竖直向上的匀强电场中,一带正电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入竖直圆轨道内作圆周运动.已知小球所受到电场力是其重力的3/4.若使小球在圆轨道内能作完整的圆周运动,h至少为多少?

问题描述:

如图所示,竖直放置的半径为R的光滑圆形绝缘轨道与一光滑绝缘弧形轨道ABC相连,竖直光滑圆轨道处在竖直向上的匀强电场中,一带正电荷的小球从高h的A处静止开始下滑,沿轨道ABC运动后进入竖直圆轨道内作圆周运动.已知小球所受到电场力是其重力的3/4.若使小球在圆轨道内能作完整的圆周运动,h至少为多少?

若使小球在圆轨道内恰好能作完整的圆周运动,在最高点时,恰好由小球受到的重力和电场力的合力提供向心力,则有  mg-qE=mv2R由题意,qE=34mg,则得14mgR=mv2对A到圆环最高点的过程,由动能定理得:  (mg-...
答案解析:若使小球在圆轨道内恰好能作完整的圆周运动,在最高点,圆环对小球恰好没有作用力时,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.再根据动能定理求出A点的高度h最小值.
考试点:机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.
知识点:本题关键确定最高点的临界条件:物体恰好通过最高点时轨道对物体没有作用力.由牛顿第二定律和动能定理结合求解.