Question

【題目】豎直平面內(nèi)有一圓形絕緣細(xì)管，細(xì)管截面半徑遠(yuǎn)小于半徑R，在中心處固定一帶電荷量為+Q的點(diǎn)電荷．質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的帶電小球在圓形絕緣細(xì)管中做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)恰好對管無作用力，求當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對管壁的作用力．

Answer 1

【答案】當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對管壁的作用力為6mg．

【解析】

試題分析：在最高點(diǎn)是重力和電場力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式；在最低點(diǎn)，重力、電場力和支持力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律列式；從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)過程只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理列式；最后聯(lián)立求解即可．

解：在最高點(diǎn)是重力提供向心力，故：

mg﹣F=m

最低點(diǎn)，重力和支持力的合力提供向心力，故：

N﹣mg﹣F=m

從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)過程只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理，有：

mg2R=

其中：

F=

聯(lián)立解得：

N=6mg

根據(jù)牛頓第三定律，壓力為6mg；

答：當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)對管壁的作用力為6mg．