稿件来源:高途
| 带电粒子在等效重力场中的运动题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-1
第一章 静电场
1.9 带电粒子在电场中的运动
带电粒子在等效重力场中的运动
如图,竖直平面内有一半径为$R=0.1\;\rm m$的光滑绝缘圆形轨道,圆心位于$O$点,$A$、$C$分别为圆轨道的最低点和最高点,$B$为轨道上与圆心等高的一点。空间中存在平行于轨道平面的匀强电场(图中未画出),$A$、$O$、$B$三点电势分别为$800\;\rm V$、$500\;\rm V$和$100\;\rm V$。质量$m=0.03\;\rm kg$、电荷量$q=+1\times10^{-4}\;\rm C$的小滑块从$A$点以初动能$E_{k}=0.06\;\rm J$出发,沿轨道做圆周运动。取重力加速度$g=10\;\rm m/s^{2}$,则$(\qquad)$
电场强度大小为$5\\times10^{3}\\;\\rm V/m$
","电场方向斜向右上与$OB$夹角为$45^\\circ$
","小滑块运动过程中经过$C$点时的动能最小
","小滑块经过$B$点时对轨道的压力大小为$2.4\\;\\rm N$
"]$\rm AB$.由题意可得$E_{AO}=\dfrac{U_{AO}}{R}=\dfrac{800-500}{0.1}\;\text{V/m}=3000\;\text{V/m}$,$E_{OB}=\dfrac{U_{OB}}{R}=\dfrac{500-100}{0.1}\;\text{V/m}=4000\;\text{V/m}$
则电场强度大小为$E=\sqrt{E_{AO}^{2}+E_{OB}^{2}}=5\times 10^{3}\;\text{V/m}$
电场方向斜向右上与$OB$夹角为$\tan\theta=\dfrac{E_{AO}}{E_{OB}}=\dfrac{3}{4}$
即$\theta=37^\circ$
选项$\rm A$正确,$\rm B$错误;
$\rm C$.电场力$F_{电}=Eq=0.5\;\rm N$
重力$G=mg=0.3\;\rm N$
合力大小$F=0.4\;\rm N$,方向水平向右,可知小滑块运动过程中经过水平直径最左端时速度最小,动能最小,选项$\rm C$错误;
$\rm D$.从$A$到$B$由动能定理$qU_{AB}-mgR=\dfrac{1}{2}mv_{B}^{2}-E_{{k}}$
在$B$点时$F_{{N}}-F=m\dfrac{v_{B}^{2}}{R}$
解得小滑块经过$B$点时对轨道的压力大小为$F_{N}=2.4\;\rm N$
选项$\rm D$正确。
故选:$\rm AD$。
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