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由圆周运动知识得:
v2v2DDF=m,即:=m
RR由动能定理有:
mg(h-R-Rcos 37°)-mg×(hcot θ+2R+Rsin 37°)=mv2D,联立解得h=.
【答案】
带电体在匀强电场和重力场组成的复合场中的运动问题,是高中物理教学中一类重要而典型的题型.对于这类问题,若采用常规方法求解,过程复杂,运算量大.若采用“等效法”求解,则能避开复杂的运算,过程比较简捷.先求出重力与电场力的合力,将这个合力视为一个“等效重力”,将a=
3
412
F合
视为“等效重力加速度”,再将物体在重力场中做圆周运动的m规律迁移到等效重力场中分析求解即可.
[题组通关]
7.(多选)如图6-3-13所示,在地面上方的水平匀强电场中,一个质量为m、电荷量为+q的小球,系在一根长为L的绝缘细线一端,可以在竖直平面内绕O点做圆周运动.AB为圆周的水平直径,CD为竖直直径.已知重力加速度为g,电场强度E=.下列说法正确的是( )
【导学号:】
mgq
图6-3-13
A.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则它运动的最小速度为gL B.若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时的机械能最大 C.若将小球在A点由静止开始释放,它将在ACBD圆弧上往复运动 D.若将小球在A点以大小为gL的速度竖直向上抛出,它将能够到达B点
BD 因为电场强度E=,所以小球所受电场力大小也为mg,故小球所受合力大小为2
mgqmg,方向斜向右下方,与竖直方向夹角为45°,故小球通过圆弧AD的中点时速度最小,此
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时满足2mg=m,因此小球在竖直面内圆周运动的最小速度vmin=L2gL,A项错误;由
功能关系知,物体机械能的变化等于除重力、弹簧的弹力之外的力所做的功,小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,运动到B点时,电场力做功最多,故运动到B点时小球的机械能最大,B项正确;小球在A点由静止开始释放后,将沿合外力方向做匀加速直线运动,C项错2gL1qE2
误;若将小球以gL竖直向上抛出,经时间t=回到相同高度,其水平位移s=·tg2m=2L,故小球刚好运动到B点,D项正确.
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