等效重力场问题
一、在重力场中竖直平面问题 绳拉物体在竖直平面内做圆周运动规律 最高点 临界最高点:重力提供向心力,速度最小 最低点(平衡位置) 速度最大、拉力最大
二、在力场、电场等叠加而成的复合场问题
等效重力场:力场、电场等叠加而成的复合场。 重等效重力:重力、电场力的合力
处理思路:①受力分析,计算等效重力(重力与电场力的合力)的大小和方向
②在复合场中找出等效最低点、最高点。过圆心做等效重力的平行线与圆相交。 ③根据圆周运动供需平衡结合动能定理列方程处理
例1.光滑绝缘的圆形轨道竖直放置,半径为R,在其最低点A处放一质量为m的带电小球,整个空间存在匀强电场,使小球受到电场力的大小为
3mg,方向水平向右,现给小球一个水平向右的初速度v0,3使小球沿轨道向上运动,若小球刚好能做完整的圆周运动,求v0及运动过程中的最大拉力
例2.如图所示,ABCD为表示竖立放在场强为E=104V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的BCD部分是半径为R的半圆环,轨道的水平部分与半圆环相切A为水平轨道的一点,而且
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ABR0.2m.把一质量m=100g、带电q=104C的小球,放在水平轨道的A点上面由静止开始被释放后,
在轨道的内侧运动。(g=10m/s2)求:
(1)它到达C点时的速度是多大?
(2)它到达C点时对轨道压力是多大? (3)小球所能获得的最大动能是多少?
例3.在水平方向的匀强电场中,用长为3L的轻质绝缘细线悬挂一质量为m的带电小球,小球静止在A处,悬线与竖直方向成30角,现将小球拉至B点,使悬线水平,并由静止释放,求小球运动到最低点D时的速度大小
例4.如图所示,在沿水平方向的匀强电场中有一固定点 O,用一根长度L0.40m的绝缘细绳把质量为m0.10kg、带有正电荷的金属小球悬挂在O点,小球静止在B点时细绳与竖直方向的夹角为
0
37。现将小球拉至位置A使细线水平后由静止释放,求:
⑴小球通过最低点C时的速度的大小;
⑵小球通在摆动过程中细线对小球的最大拉力
O θ L A E
+ C B