解题思路:(1)受力分析,根据平衡条件求解.
(2)根据动能定理和合力充当向心力解题;
(3)小球从C点运动到D点由动能定理列式解得L;
(4)把qE与mg的合力看成等效重力G′,找到速度最大的地方,然后根据动能定理列式求解.
(1)小球在B点受三个力作用处于平衡状态
:qE=mgtanθ,
代入数据解得:F=qE=3N
(2)小球从A点运动到C点的过程中由动能定理:mgR-qER=[1/2]mv2,
代入数据解得:v=2m/s
对小球运动到C点时受力分析可知:F-mg=m
v2
R,
代入数据解得:F=6N
由牛顿第三定律可知小球通过C点时对轨道的压力大小为6N
(3)小球从C点运动到D点由动能定理:-qEL-μmgL=0-[1/2]mv2,
代入数据解得L=0.2m
(4)把qE与mg的合力看成等效重力G′=[5/4mg,等效重力方向与竖直方向的夹角为θ=370
当小球运动到等效重力最低点B点时速度最大为vmax,
由动能定理得:G′R (1-sinθ)=
1
2]m vmax2
代入数据解得:Vmax=2
2 m/s
答;(1)小球所受电场力的大小为3N;
(2)小球通过C点时对轨道的压力的大小6N;
(3)水平轨道上C、D两点之间的距离为0.2m
(4)小球在全部运动过程中最大速度的大小2
2m/s.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;带电粒子在匀强电场中的运动.
考点点评: 此题考查力与平衡和动能定理,注意分析等效重力的方向,从而判定速度极值的位置.