如图所示,固定在竖直平面内的光滑绝缘轨道,由一段斜直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道半径为R.一质量为m的小物

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  • 解题思路:(1)A到C的过程中机械能守恒,且在C点时,重力和轨道与小球的支持力的合力提供向心力,列出公式,即可求得小物块通过圆形轨道最高点C时速度v的大小和轨道对小物块支持力F的大小,

    (2)若在空间加一竖直向下的匀强电场,仍然可以根据动能定律和向心力的公式求得结果;若在空间加一垂直纸面向里的匀强磁场,洛伦兹力不做功,但在最高点时,洛伦兹力、重力与支持力的和提供向心力.

    (1)根据机械能守恒定律有mg•(4R−2R)=

    1

    2mv2

    所以v=

    4gR]

    根据牛顿第二定律有mg+F=m

    v2

    R

    所以F=3mg

    (2)a.设加电场后小物块到达C点时的速度为v1,根据动能定理和牛顿第二定律有mg•2R+qE•2R=

    1

    2m

    v21mg+qE+2F=m

    v21

    R

    又因为F=3mg

    所以E=

    mg

    q

    b.设加磁场后小物块到达C点时的速度为v2,根据动能定理和牛顿第二定律有mg•2R=

    1

    2m

    v22mg+qv2B+

    2

    3F=m

    v22

    R

    又因为F=3mg

    所以B=

    mg

    gR

    2qgR

    答:(1)求小物块通过圆形轨道最高点C时速度为

    4gR,轨道对小物块支持力F=3mg;

    (2)所加匀强电场场强E=

    mg

    q;所加匀强磁场磁感应强度B=

    mg

    gR

    2qgR.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;动能定理;机械能守恒定律.

    考点点评: 该题以竖直平面内的圆周运动为基本模型,增加了电场与磁场的变化.解题的关键是抓住竖直平面内圆周运动的特点进行分析.需要一定的知识迁移能力.

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