Question

11．如圖所示，將質(zhì)量m=0.1kg、帶電荷量為q=+1.0×10^-5 C的圓環(huán)套在絕緣的固定圓柱形水平直桿上．環(huán)的直徑略大于桿的截面直徑，環(huán)與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8．當(dāng)空間存在著斜向上的與桿夾角為θ=53°的勻強(qiáng)電場(chǎng)E時(shí)，環(huán)在電場(chǎng)力作用下以a=4.4m/s²的加速度沿桿運(yùn)動(dòng)，求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�（取sin 53°=0.8，cos 53°=0.6，g=10m/s²）

Answer 1

分析 對(duì)環(huán)受力分析，受重力、電場(chǎng)力、彈力和摩擦力，其中彈力可能向上，也可能向下；要分兩種情況根據(jù)牛頓第二定律列方程求解即可．

解答 解：在垂直桿方向上，由平衡條件得：qE₀sin θ=mg，解得E₀=1.25×10⁵ N/C
當(dāng)E＜1.25×10⁵ N/C時(shí)，桿對(duì)環(huán)的彈力方向豎直向上，根據(jù)牛頓第二定律可得：
qEcos θ-μF_N=ma
qEsin θ+F_N=mg
解得：E=1.0×10⁵ N/C
當(dāng)E＞1.25×10⁵ N/C時(shí)，桿對(duì)環(huán)的彈力方向豎直向下，根據(jù)牛頓第二定律可得：qEcos θ-μF_N=ma
qEsin θ=mg+F_N
解得：E=9.0×10⁵ N/C
答：電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小為1.0×10⁵ N/C或9.0×10⁵ N/C

點(diǎn)評(píng) 本題要分兩種情況對(duì)物體受力分析，然后根據(jù)平衡條件列方程求解，關(guān)鍵是分情況討論．