（14分）如圖所示，半徑為R的光滑圓環(huán)固定在光滑水平面上，圓環(huán)中心安放一帶電量為Q的正電荷，另有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直圓環(huán)平面．已知一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球貼著圓環(huán)內(nèi)壁做圓周運(yùn)動，若小球的運(yùn)動速率從零開始逐漸增大，請?zhí)骄繄A環(huán)對小球的水平彈力FN將如何變化？

解析：

如圖所示，帶電小球在做圓周運(yùn)動的過程中受到電場力FE、洛倫茲力FB和彈力FN的作用，其合力即為小球做圓周運(yùn)動的向心力，由圖可知：

（3分）

∴（2分）

其中FB=qvB，FE=kQq/R2，代入上式可得，

（2分）

上式中m、R、B、q、k、Q均為常數(shù)，所以FN為v的二次函數(shù)．對照y=ax2+bx+c，有a=m/R，b=－Bq，c=kQq/R2． （2分）

因a>0，故FN有最小值，且當(dāng)時，FN最小（臨界條件），最小值為（2分）

可見，隨著小球運(yùn)動速度的增大，圓環(huán)對小球的彈力FN先減小、后增大，且臨界狀態(tài)（最小值）出現(xiàn)在v=BqR/2m時。 （3分）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，半徑為R的光滑半圓軌道豎直放置，兩個質(zhì)量均為m的小球A、B以不同的速率進(jìn)入軌道，A通過最高點(diǎn)C時，對軌道的壓力為3mg，B通過最高點(diǎn)C時，對軌道的壓力恰好為零，求：
（1）A、B兩球從C點(diǎn)飛出的速度分別為多少？
（2）A、B兩球落地點(diǎn)間的距離．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，半徑為R的vt-sB=l光滑圓弧軌道豎直放置，底端與光滑的水平軌道相接，質(zhì)量為m的小球B靜止光滑水平軌道上，其左側(cè)連接了一輕質(zhì)彈簧，質(zhì)量為m的小球A自圓弧軌道的頂端由靜止釋放，重力加速度為g，小球可視為質(zhì)點(diǎn)．
求：（1）小球A滑到圓弧面底端時的速度大�。�
（2）小球A撞擊輕質(zhì)彈簧的過程中，彈簧的最大彈性勢能為多少．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，半徑為R的
14
圓弧支架豎直放置，支架底ab離地的距離為4R，圓弧邊緣C處有一小定滑輪，一輕繩兩端分別系著質(zhì)量分別為m1與m2的物體，掛在定滑輪兩邊，切m1＞m2，開始時m1、m2均靜止，切m1、m2視為質(zhì)點(diǎn)（不計一切摩擦），求：
（1）m1經(jīng)過圓弧最低點(diǎn)a時的速度；
（2）若m1到最低點(diǎn)時繩斷開，m1與m2之間必須滿足什么關(guān)系？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，半徑為R的半圓軌道BC豎直放置．一個質(zhì)量為m 的小球以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)AB段進(jìn)入半圓軌道，在B點(diǎn)時對軌道的壓力為7mg，之后向上運(yùn)動完成半個圓周運(yùn)動恰好到達(dá)C點(diǎn)．試求：
（1）小球上升過程中克服阻力做功；
（2）小球從C點(diǎn)飛出后，觸地時重力的功率．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，半徑為r的圓筒，繞豎直中心軸OO′旋轉(zhuǎn)，小物塊a靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒內(nèi)壁間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)要使a不下落，則圓筒轉(zhuǎn)動的角速度ω至少為（　�。�
A、
μgr
B、
μg
C、
g
r
D、
g
μr

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案