【题目】如图所示,在竖直平面内固定的圆形绝缘轨道的圆心为O,半径为r,内壁光滑,AB两点分别是圆轨道的最低点和最高点。该区间存在方向水平向右的匀强电场,一质量为m、带负电的小球恰好能静止在轨道内壁的C点,OC连线与竖直方向的夹角θ60°,重力加速度为g。求:

1)小球所受的电场力大小;

2)若让小球在A点获得水平向右的速度v0,而沿圆形轨道内壁运动。若要使小球过B点时对轨道的压力最小,则v0应为多大?

【答案】1mg22

【解析】

(1)小球在C点受力平衡,如图所示:

所以小球受到的电场力的大小

Fmgtanθ

(2)要使小球经过B点时对圆轨道的压力最小,则必须使小球经过等效最高点D点时的速度最小,即在D点小球对圆轨道的压力恰好为零,则:

解得:

在小球从圆轨道上的A点运动到D点的过程中,有

解得:

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