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

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  • 解题思路:要使小球在圆轨道上做圆周运动,小球在“最高”点不脱离圆环.这“最高”点并不是D点,可采用等效重力场的方法进行求解.

    对小球受力分析可知,小球在混合场中的最高点,此时小球的速度应该为零,在由动能定理可以求得AB间的距离.

    重力场和电场合成等效重力场,其方向为电场力和重力的合力方向,与竖直方向的夹角(如图所示)

    tanθ=[mg/Eq]=1

    θ=45°

    等效重力加速度g′=

    F合

    m=

    2g

    在等效重力场的“最高”点,小球刚好不掉下来时,由牛顿第二定律可得,

    mg′=

    mv2

    R

    v=

    g′R

    从A到等效重力场的“最高”点,由动能定理

    qE(L-Rsin45°)-mg(R+Rcos45°)=[1/2]mv2-0

    L=

    mg(1+

    2

    2)+

    2

    2mgR+qE

    2

    2R

    qE=(1+

    3

    2

    2)R

    答:AB间的距离至少为(1+

    3

    2

    2)R.

    点评:

    本题考点: 电场强度;动能定理的应用.

    考点点评: 考查圆周运动最高点的最小速度,同时运用动能定理解题.

    小球在混合场中的运动,关键分析清楚小球的受力的情况,找到小球在混合场中的最高点,在最高点时球的速度的大小是最小的.

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