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(2)当所加电场的电场强度为最小值时,求珠子由A到达D的过程中速度最大时对环的作用力大小
(3)当所加电场的电场强度为最小值时,要使珠子能做完整的圆周运动,在A点至少使它具有多大的初动能?【答案】(1)2mg2q与水平方向成45°角斜向左上方(3)2-12mgr【解析】(I)由题意知,珠子运动到BC孤中点M时速度最大
作过M点的直径MN,设电场力与重力的合力为F,则其方向沿NM方向,珠子在M点的受力情况如图所示
当F电垂直于F时,F电最小,最小值为Fean=mgcos45°=y2n2mgF电min=qEmin解得E-②m坚,方向与水平方向成45角斜向左上方2g(2)当所加电场的电场强度为最小值时,电场力与重力的合力为F=mgsin45°=2mg把电场力与重力的合力看作是等效重力,对珠子由A运动到M的过程,由动能定理得1F(r+rc0s45)=2mo2-0在M点,由牛顿第二定律得v2Fx-F-mT联立解得F-(2+1)m8由牛顿第三定律知,珠子对环的作用力大小为R=F-(2+m8(3)N,点为等效最高点,只要珠子能到达N点,就能做完整的圆周运动,珠子由A到N的过程中,由动能定理得-F(r-rcos45)=0-Eka解得E4=2-1、N0--DF米MF电mgC13.(17分)如图所示,粗糙程度不均匀的水平面ABC与半径为R的竖直光滑半圆轨道CDM相切于C点,CM为半圆的直径,O为圆心,D点是弧CM的中点,在半圆CDM下半部分有水平向左的匀强电场,电场强度大小·43·
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