如图所示,在理想边界MN的上方有方向向右的匀强电场E,下方有垂直纸面向外的磁感应强度大小为B=0.20T的匀强磁场,电场
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(1)设金属环运动到最低点C的速度为v c

根据动能定理:mgR•2R=

1

2 m

v 2c

解得:v c=

4gR =2

2 m/s

在最低点C处对金属环分析受力,

根据牛顿第二定律有: F N +Bq v c -mg=m

v 2c

R

解得:F N=5mg-Bqv c=4.72N

根据牛顿第三定律得,金属环对塑料杆的作用力为4.72N,方向向下.

(2)设金属环运动到d点时速度为v d

根据动能定理可得: mg•R=

1

2 m

v 2d

进入电场中运动,在竖直方向上只受重力作用,做竖直上抛运动,当垂直打在ab杆上时,速度的竖直分量减为零,

设时间为t 1,则有0=v d-gt 1

水平方向上的加速度设 为a 1

则有qE=ma 1
2R=

1

2 a 1

t 21

解得a 1=20m/s 2
E=4N/C

答:(1)金属环经过最低点c处时对塑料杆的作用力为4.72N,方向向下;

(2)如果金属环从d点进入电场后,正好垂直打在塑料杆ab段上,则电场强度E的大小为4N/C.

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