解题思路:小球恰能从D点通过,知在M点对轨道的压力为零,靠电场力提供向心力,根据牛顿第二定律求出最小速度,从而根据动能定理求出小球从释放点到C点沿电场强度方向的最小距离;从开始到N点利用动能定律结合向心力公式可求出小球经过N点时对挡板的压力大小.
(1)根据题意分析可知,小球过M点时对挡板恰好无压力时,s最小,根据牛顿第二定律有:qE=m
v2M
R
由动能定理得:qE(s−2R)=
1
2m
v2M
联立解得:s=
5
2R
答:小球从释放点到N点沿电场强度方向的最小距离:s=
5
2R.
(2)小球过N点时,根据牛顿第二定律有:有:FN−qE=m
v2N
R
由动能定理得:qEs=
1
2m
v2N
联立解得:FN=6qE
由牛顿第三定律可知,小球对挡板的压力大小为6qE.
答:(1)小球从释放点到N点沿电场强度方向的最小距离:s=
5
2R.
(2)小球经过N点时对挡板的压力大小为6qE.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;动能定理.
考点点评: 本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,关键理清圆周运动的临界状态,求出临界速度的大小.