如图所示,一个内壁光滑绝缘的[1/3]环形细圆筒轨道竖直放置,环的半径为R,圆心O与A端在同一竖直线上,在OA连线的右侧

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  • 解题思路:(1)根据动能定理,结合牛顿第二定律与向心力表达式,及牛顿第三定律,即可求解;

    (2)根据小球做匀速圆周运动,结合半径公式,及平抛运动规律,并由几何关系,即可求解.

    (1)对小球,从C到A过程中,根据动能定理,则有:[1/2m

    v2A−0=mghCA;

    由几何关系,则有:hCA=R+Rsin30°;

    在A对小球受力分析,受重力与轨道的支持力,由牛顿第二定律,则有:N-G=m

    v2A

    R];

    联立上式,可解得:N=4mg;

    由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力N′=4mg;

    (2)小球进入复合场后,受到重力、电场力与洛伦兹力,

    根据竖直向上的电场强度E=[mg/q]的匀强电场,可知,电场力与重力相平衡,则由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动,当水平射出后,做平抛运动,刚好落在C点,如图所示;

    根据牛顿第二定律可知,则有:BqvA=

    m

    v2A

    r;

    小球在P点做平抛运动,则有:x=vAt;

    而y=[1/2gt2;

    根据几何关系,得:x=Rcos30°=

    3R

    2];

    且vA=

    3gR;

    解得:y=[1/2×g×

    gR

    4g2]=[R/8];

    设圆周运动的半径为r,则有:2r=[R/8+

    R

    2+R;

    联立上式,可解得:B=

    16m

    3gR

    13qR];

    答:(1)小球第一次运动到A端时,对轨道的压力为4mg;

    (2)匀强磁场的磁感应强度为

    16m

    3gR

    13qR.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在混合场中的运动.

    考点点评: 考查动能定理的应用,掌握牛顿第二、三定律的内容,理解向心力的表达式,注意几何关系的正确运用.同时正确画出运动轨迹是解题的关键.