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10月10日物理:2,如图7-3-4所示,一个竖直放置的半径为R的光滑绝缘环,置于水平方向的匀强电场中,

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/17 01:27:55
10月10日物理:2,如图7-3-4所示,一个竖直放置的半径为R的光滑绝缘环,置于水平方向的匀强电场中,
电场强度为E,有一质量为m,电量为q的带正电的空心小球套在环上,并且Eq=mg.(1)当小球由静止开始从环的顶端A下滑到圆弧上位置B时,小球速度为多大?环对小球的压力为多大?

我的问题是:第一问说求什么压力,为什么,压力为什么是Eq=向心力?它不是还有重力的嘛,重力怎么办?为什么不是重力和电场力的合力充当向心力,如果重力和电场力的合力充当电场力,向心力又不在圆心,FN-Eq=mv^2/R,为什么?它不是有竖直向下的重力的嘛,它补充这一问是不是题目的圆周运动能做的呢?为什么要算速度最大那一点通过圆心延长的另外一点?关于为什么要算那一点,老师说因为是套在上面的,所以在P点时VP=0,他说不是套到上面的话,就不是0,为什么?
压力为什么是Eq=向心力? 这个从何说起 ?
你一定要记住 ,向心力等于 物体受到的力沿半径方向的分力之和(或合力).
这题物体到 B 点时 ,受的电场力qE 与轨道对球的支持力 FN 都沿半径方向 ,而重力沿切线方向 ,不提供向心力效果 (此时重力的效果是使小球的速率增大 ),所以 ,向心力 等于 支持力与电场力之差 ,为 FN - qE .所以 ,可得 :FN - qE = mVB^2/R   ①从 A 到 B ,由动能定理可得 :mgR + qER = ½mVB^2     ②联立 ① ② 同时考虑到 qE = mg 可得 :FN = 5mg 注意 :环对小球的压力也就是小球受到的环施加的支持力 ,只是说法不同而已 .
你题目不全 ,猜想 —— 
至于你说的到 P 点 速度为什么是零 ,应该是最小速度吧 ?当然是零了 . 用等效代换的方法 :将电场力与重力的合力 看做等效的  “ 重力 ”因为 小球套在环上 ,环可以给小球 向上或向下的支持力 ,所以 ,到等效最高点时 ,最小速度可以为零 .
其实 ,这个问题与高一时学的 用杆连着物体在竖直面内的运动类似 ,小球到最高点的最小速度就等于零 .
再问: 你好,不好意思,此题我问题错了,是对第3小问的问题:(3)若能做完整的圆周运动,求Vd至少多大?看到P点了吗?不是很清晰,问题还是上面那一大段,期待解答,非常感谢!
再答: 其实,上面已经基本解答了你的问题 。
由于重力与电场力都是恒力 ,且大小相等 ,所以 ,重力与电场力的合力 mg‘ = √2mg ,且 θ=45°

则可以将小球的运动看做只受   “ 等效重力 mg’  ”   和环对小球的支持力FN 两个力的圆周运动 ,将图顺时针旋转 45° ,得右图形式 ,所以 ,等效最高点就是 P 点 ,最低点就是 D 点 ,
当 小球到 P 点 ,环 对小球向外的支持力 FN = mg‘ 时 ,合力为零 ,小球速度最小 ,若是求到 P 点的最小速度 ,则 为零 ;若是求到 D 点的最小速度 ,则到 P 点速度为零时 ,D 点的速度最小 ,      小球从 D 到 P ,由动能定理可得 :-mg’·2R = 0 - ½mVd²       将 mg‘ = √2mg 代入可解得 Vd  

你的问题 ,关键还是 高一时候 ,对圆周运动的相关问题的处理方法没有理解 ,绳模型 和 杆模型 ,是处理圆周运动的两类常见的基本模型 。本题就可以 归于 杆模型 —— 若将小球连在杆的一端 与 套在环上效果相当 ,因为 ,杆或光滑环都可以对小球提供  指向圆心或背离圆心的  弹力 。