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10月10日物理没懂: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:2024/04/28 11:34:18
10月10日物理没懂: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.3)若能做完整的圆周运动,求Vd至少多大?

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?
环对球的压力 ,也就是环对球的弹力 ,不等于 qE .
向心力一定是沿半径方向的分力提供的 ,不同的小问 ,只是要检查不同的知识或简化这一题的难度 .
对于第三问 ,可以这样做 :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 .
再问:
再答: 压力满足 FN - qE = mV²/R 指的是运动到 B 点 。 此时 ,小球受到的重力竖直向下 ,与半径垂直 ,不产生向心力效果 , 因而 ,向心力就等于 环对小球水平向左的压力 FN 与 向右的电场力的合力 。 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 , 此时 ,Vp = 0 。 小球从 D 向 P 运动时 ,电场力向右 ,做负功 ,重力做的总功也是 负功 , 所以 ,小球动能减小 ,速度减小 , 由于环可以对小球施加向外的支持力,所以,到P点的最小速度为零(也就是小球可以静止在P点) 要满足做完整的圆周运动 ,那就是只要小球能过 P 点就可以 。 小球在 D 点速度越大 ,到 P 点时速度也越大 , 当小球速度减小到某一值时 ,到 P 点速度恰好为零 , 则此时小球在 D 点的速度就是最小速度 ,若速度继续减小 ,小球就不能到达 P点了 , 也就不能做完整的圆周运动了 。
再问: 你好,“向心力就等于 环对小球水平向左的压力 FN 与 向右的电场力的合力 。”为什么?向心力为什么不是重力和电场力的合力? “要满足做完整的圆周运动 ,那就是只要小球能过 P 点就可以 。”为什么?理解不了?
再答: 向心力方向始终垂直于速度方向 ,其效果是改变物体的速度方向而不改变速度的大小 , 向心力应该要指向圆心才对呀 !!! 在 B 点 ,重力竖直向下 ,而圆心却在水平方向 ,向心力沿水平方向 , 竖直方向的重力不会再提供水平方向的向心力了 , 此时小球速度方向也竖直向下 ,与重力方向相同 , 所以 ,重力的效果只是增大小球的速度大小 ,而不改变小球的速度方向 !!! 到底什么才是完整的圆周运动 ?—— 物体运动的轨迹必须形成一个完整的圆 ,才能称之为完整的圆周运动 !!! 以顺时针为例 ,小球从 D 开始 ,只要能沿圆周到 P 点 ,就一定能沿圆周继续运动 , 达到 D 点 ,形成一个完整的圆周 , 若小球到不了 P 点 ,小球运动轨迹就不是圆 ,做的也就不是完整的圆周运动了 。。。 做完整的圆周运动 不是 只能转一圈 !!! 若没有能量损失 ,小球可以一直转下去 , 而不会停止的 。