20.如图所示,光滑的水平轨道AB,与半径为R的半圆形光滑轨道BCD相切于B点,AB水平轨道部分存在水平向右的匀强电场,半圆形光滑轨道在竖直平面内,B为最低点,D为最高点。一质量为m带电量为+q的小球从距B点x=3R 的位置在电场力的作用下由静止开始沿AB向右运动并通过最高点,已知E=mg/q,求小球经过半圆形轨道最低点B点时对轨道的压力及其通过D点时速度大小。
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小球从A运动到B,由动能定理得:(2分)
解得:
半圆形轨道最低点B点: (2分)
由牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力(2分)
小球从B点沿半圆形轨道运动到D点,由机械能守恒定律得:
(2分)
解得:(2分)
对AB过程由动能定理可求得B点的速度,再对B点分析,根据向心力公式即可求得受到的支持力,再由牛顿第三定律可求得压力大小;
对BD过程,根据机械能守恒定律可求得D点的速度
本题关键是正确分析物理过程,应用向心力公式、机械能守恒定律以及动能定理.