如图所示,ABCD为竖直放置的绝缘细管道,其中AB部分是半径为R的14光滑圆弧形管道,BCD部分是固定的水平光滑直管道,两部分管道恰好相切于B点。水平面内的M、N、B三点连线构成边长为L等边三角形,MN连线过C点且垂直于BCD。两个带等量异种电荷的点电荷分别固定在M、N两点,电荷量分别为+Q和-Q。现把质量为m、电荷量为+q的小球(小球直径略小于管道内径,小球可视为点电荷),由管道的A处静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g。求:
(1)小球运动到B处时受到电场力的大小;
(2)小球运动到圆弧最低点B处时,小球对管道压力的大小;
(3)写出小球从B点进入直管道,运动到C点的过程中,小球对轨道的压力FN随图中θ的关系式。
1
4
【答案】(1)小球运动到B处时受到电场力的大小为;
(2)小球运动到圆弧最低点B处时,小球对管道压力的大小为.
(3)小球对轨道的压力为。
k
Q
q
L
2
(2)小球运动到圆弧最低点B处时,小球对管道压力的大小为
9
m
2
g
2
+
(
k
Q
q
L
2
)
2
(3)小球对轨道的压力为
(
8
k
Q
q
L
2
co
s
3
θ
)
2
+
m
2
g
2
【解答】
【点评】
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