带电体在电场中的圆周运动.pptVIP

带电体在电场中的圆周运动 * 例1、质量m、带电量+q的滑块，在竖直放置的光滑绝缘圆形轨道上运动，轨道半径为r，现在该区域加一竖直向下的匀强电场，场强为E，为使滑块在运动中不离开圆形轨道，求：滑块在最低点的速度应满足什么条件？ O A C B E +q m 解：若滑块能在圆形轨道上做完整的圆周运动，且刚能通过B点，滑块的受力如图示：令 g 1 g+qE/m mg qE 必须有 mg 1 mv2 /r 由动能定理：A---B * O A C B E +q m 另一种情况：若滑块最多只能在圆形轨道上运动到C点，则可以在A点两侧沿圆轨道往复摆动： 则 vC 0, 由动能定理得 滑块在最低点的速度应满足的条件为 式中 g 1 g+qE/m 思考：若电场强度E的方向向上，结果如何？ * 例2、一条长为L的细线上端固定在O点，下端系一个质量为m的小球，它置于一个很大的匀强电场中，场强为E，方向水平向右，已知小球在B点时，细线与竖直线的夹角为α，如图所示，求： （1）当线与竖直方向的夹角为多大时，才能使小球由静止释放后，细线到竖直位置时，小球速度恰好为0。 （2）当细线与竖直方向成α角时，至少要给小球一个多大的冲量，才能使小球做圆周运动？ * 例3 ．如图所示，在极板间电压为U，板距为d的平行金属板间用长为L的绝缘悬线挂一质量为m的带负电的小球，当小球静止于A点时悬线与竖直方向的夹角为45°角。今把小球拉到B点使悬线与竖直方向的夹角为60°，然后松手让小球运动，当小球到达最低点C时悬线的张力约为多大？（cos15 ° 0.966） * 例4 ．如图6所示，长为L的绝缘细线两端各系一小球，球a带电荷量为+q，固定于空间一点O，球b带电荷量为－q、质量为m，它们处在竖直向下的匀强电场中。 （1）已知b球能在竖直面内沿图中虚线所示轨道做匀速圆周运动，则它的速度至少应为多大？ （2）若将电场方向改为水平向左，场强大小保持不变，则b球可以另一条倾斜的轨道上做变速圆周运动，且新轨道所在斜面与原轨道面垂直，则新轨道所在斜面与水平面的夹角为多大？若在此轨道上b球刚好维持圆周运动，b球运动过程中的最大速度为多少？（静电力常量为k） * 例5 ．如图，一绝缘细圆环半径为r，环面处于水平面内，场强为E的匀强电场与圆环平面平行。环上穿有一电量为＋q、质量为m的小球，可沿圆环做无摩擦的圆周运动。若小球经A点时速度的方向恰与电场垂直，且圆环与小球间沿水平方向无力的作用（设地球表面重力加速度为g）。则： （1）小球经过A点时的速度大小vA是多大？ （2）当小球运动到与A点对称的B点时，小球的速度是多大？ 圆环对小球的作用力大小是多少？ * 例6 ．如图所示，在两个水平放置的带电平行金属板的匀强电场中，一长为L的绝缘细线一端固定在O点，另一端拴着一个质量为m、带有一定电量的小球，可看成质点. 小球原来处于静止。当给小球某一水平冲量后，它可在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，当两板间的电压增大为原来的3倍时，要使小球从C点开始在竖直面内做完整的圆周运动，试求： ①小球在C点水平速度至少多大？ ②在运动过程中细线所受的最大拉力是多少？ * 例7 ．如图所示的竖直平面内有范围足够大、水平向左的匀强电场，在虚线的左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一绝缘弯杆由两段直杆和一段半径为R的半圆环组成，固定在纸面所在的竖直平面内，PQ、MN水平且足够长，半圆环PAM在磁场边界左侧，P、M点在磁场边界线上，NMAP段是光滑的，现有一质量为m，带电+q的小环套在MN杆上，它所受电场力为重力的3/4倍，当在M右侧D点由静止释放小环时，小环刚好能达到P点。 （1）求DM间距离x0； （2）求上述过程中小环第一次通过与O等高的A点时弯杆对小环作用力的大小； （3）若小环与PQ间动摩擦因数为μ（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等且μ＜3/4），现将小环移至M点右侧4R处由静止开始释放，求小环在整个运动过程中克服摩擦力所做的功。 * * * *