(1)设带电体通过C点时的速度为vC,依据牛顿第二定律:mg=m 解得vC=2.0m/s (2)设带电体从最高点C落至水平轨道上的D点经历的时间为t,根据运动的分解有:2R=gt2 xDB=vCt-t2 联立解得xDB=0 (3)设带电体通过B点时的速度为vB,设轨道对带电体的支持力大小为FB,带电体在B点时,根据牛顿第二定律有FB-mg=m 带电体从B运动到C的过程中,依据动能定理:-mg•2R=mvC2-mvB2 联立解得FB=6.0N 根据牛顿第三定律,带电体对轨道的压力FB′=6.0N (4)由P到B带电体作加速运动,故最大速度一定出现在从B经C到D的过程中.在此过程中只有重力和电场力做功,这两个力大小相等,其合力与重力方向成45°夹角斜向右下方,故最大速度必出现在B点右侧对应圆心角为45°处. 设小球的最大动能为Ekm,根据动能定理有:qERsin45°-mgR(1-cos45°)=Ekm-mvB2 解得Ekm=1.17J(或J). 答:(1)带电体在圆形轨道C点的速度大小为2m/s. (2)D点到B点的距离为0m. (3)带电体运动到圆形轨道B点时对圆形轨道的压力大小为6N. (4)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能为1.17J. |