如圖所示,半徑為r的絕緣細(xì)圓環(huán)的環(huán)面固定在水平面上,場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)與環(huán)面平行.一電量為+q、質(zhì)量為m的小球穿在環(huán)上,可沿環(huán)作無(wú)摩擦的圓周運(yùn)動(dòng),若小球經(jīng)A點(diǎn)時(shí),速度v
A的方向恰與電場(chǎng)垂直,且圓環(huán)與小球間沿水平方向無(wú)力的作用,試計(jì)算:
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/060828381f30e924dc181dcb4f086e061c95f788.jpg)
(1)速度v
A的大??;
(2)小球運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的B點(diǎn)時(shí),對(duì)環(huán)在水平方向的作用力.
(1)在A點(diǎn),小球在水平方向只受電場(chǎng)力作用,根據(jù)牛頓第二定律得:
qE=m所以小球在A點(diǎn)的速度
vA=.
(2)在小球從A到B的過(guò)程中,根據(jù)動(dòng)能定理,電場(chǎng)力做的正功等于小球動(dòng)能的增加量,即
2qEr=m?m,
小球在B點(diǎn)時(shí),根據(jù)牛頓第二定律,在水平方向有
NB?qE=m解以上兩式,得到:N
B=6qE
故根據(jù)牛頓第三定律,小球在B點(diǎn)對(duì)環(huán)的水平作用力為:N
B′=N
B=6qE.