光滑绝缘水平面上有一坐标系xOy,半径为R的光滑绝缘圆环固定在坐标系内,圆环圆心位于坐标原点,如图甲所示。圆环内侧A(0,R)处放置一个质量为m、电荷量为+q的带电小球,为了通过电场来控制带电小球的运动,现在圆环内加上水平方向的匀强电场。若小球由静止释放,经时间T沿直线运动到B(R,0)处;若给小球一个沿-x方向的初速度,小球恰能做完整的圆周运动。小球可视为质点。

(1)求匀强电场的电场强度E1的大小和方向。
(2)求小球做圆周运动时,通过A点的动能EK。
(3)将原电场更换为图乙所示的交变电场(正、负号分别表示沿y轴负方向和正方向),t=0时刻,小球在A点由静止释放。欲使小球能在一个周期T内不与圆环轨道相碰,试求所加电场强度E2的最大值。
【答案】(1)匀强电场的电场强度E1的大小为,方向由A指向B。
(2)小球做圆周运动时,通过A点的动能EK为;
(3)将原电场更换为图乙所示的交变电场(正、负号分别表示沿y轴负方向和正方向),t=0时刻,小球在A点由静止释放。欲使小球能在一个周期T内不与圆环轨道相碰,所加电场强度E2的最大值为。
2
2
m
R
q
T
2
(2)小球做圆周运动时,通过A点的动能EK为
(
3
2
-
2
)
m
R
2
T
2
(3)将原电场更换为图乙所示的交变电场(正、负号分别表示沿y轴负方向和正方向),t=0时刻,小球在A点由静止释放。欲使小球能在一个周期T内不与圆环轨道相碰,所加电场强度E2的最大值为
32
m
R
q
T
2
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:256引用:4难度:0.4
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