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在水平方向的匀强电场中,把一个质量为m,电量为q的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点,当小球平衡时,轻绳与竖直方向的夹角为θ,如图所示。现给小球一个冲量,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,问这个冲量至少为多少?

解析:本题中电场与重力场构成一个复合场,带电粒子在这一复合场中做圆周运动。将本题的情境与重力场中的竖直平面内的圆周运动问题相类比,解答比较简捷。

    在重力场中小球在平衡位置静止时,小球所受的绳的拉力与质量之比为重力加速度g;加上电场后,小球的平衡位置要变为B,小球静止在B时所受拉力与质量之比(可叫类重力加速度)为g′=g/cosθ。再由竖直圆周运动的最高点和最低点(即平衡位置)类比出本题中“类最高点”A和“类最低点”B,进而定出B点为“类重力势能”零点,A点为“类重力势能”最高点。

    设小球在A点的速度为va,在B点的速度为vb。要使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,小球在类最高点A应满足mv2a/l=mg′

小球从B点运动到A点的过程中应满足=+mg′·2l

施加给小球的冲量I=mvb

联立以上四式得I=m

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如图所示,ABCDF为一绝缘光滑轨道,竖直放置在水平方向的 匀强电场中,BCDF是半径为R的圆形轨道,已知电场强度为E,今有质量为m的带电小球在电场力作用下由静止从A点开始沿轨道运动,小球受到的电场力和重力大小相等,要使小球沿轨道做圆周运动,则AB间的距离至少为多大?

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(1)匀强电场的场强大小和方向;
(2)小球B的电量和电性.

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精英家教网在水平方向的匀强电场中,位于竖直平面内的1/4光滑圆弧轨道,轨道半径为R,B端与竖直墙相接,OB沿竖直方向.已知B点距地面高度为h,电场强度大小为E,方向水平向右.一个质量为m,电量为q的带正电的小球从图中圆弧的A点无初速释放后,沿圆弧轨道运动.
(1)求小球刚要运动到B点时的速度及小球对轨道压力的大小;
(2)若小球到达B点时电场突然消失,求小球落地点距B点的水平距离.

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3
mg.
(1)小球在竖直平面内做完整的圆周运动,va满足什么条件?
(2)若小球恰好在坚直平面内做圆周运动,此时a点小球受到绳的拉力有多大?

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一个带电小球,用细绳悬挂在水平方向的匀强电场中,当小球静止后把悬绳烧断,小球将沿
 
方向做
 
运动.

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