Question

13．絕緣的半徑為R的光滑圓環(huán)，放在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為+q的小環(huán)，它們處在水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度為E（如圖所示），小環(huán)從最高點(diǎn)A由靜止開(kāi)始滑動(dòng)，當(dāng)小環(huán)通過(guò)與大環(huán)圓心等高的B點(diǎn)時(shí)，大環(huán)對(duì)它的彈力多大？方向如何？

Answer 1

分析 對(duì)小環(huán)準(zhǔn)確受力分析，從A到B根據(jù)動(dòng)能定理求出在B點(diǎn)的速度，再由向心力公式求出對(duì)物體彈力，根據(jù)牛頓第三定律求出大環(huán)壓力．

解答 解：對(duì)AB過(guò)程由動(dòng)能定理得
mgR+EqR=$\frac{1}{2}$mV_B²-0 ①
在B點(diǎn)，有向心力公式得
F_NB-Eq=$\frac{m{v}_{B}^{2}}{R}$ ②
聯(lián)立①②兩式得
F_NB=2mg+3Eq
由牛頓第三定律知，對(duì)大環(huán)壓力大小為2mg+3Eq；方向水平向右；
答：當(dāng)小環(huán)通過(guò)與大環(huán)圓心等高的B點(diǎn)時(shí)，對(duì)大環(huán)壓力大小為2mg+3Eq；方向水平向右．

點(diǎn)評(píng) 在復(fù)合場(chǎng)中準(zhǔn)確受力分析，明確各個(gè)力的做功情況，本題注意：在B點(diǎn)時(shí)支持力和電場(chǎng)力提供向心力，重力提供切向力；在C點(diǎn)時(shí)支持力和重力提供向心力，電場(chǎng)力提供切向力．