Question

20．如圖所示，將質(zhì)量m=0.1kg，帶電荷量為q=+1.0×10^-5C的圓環(huán)套在絕緣的固定圓柱形水平直桿上．圓環(huán)套的直徑略大于直桿的橫截面直徑，圓環(huán)套與直桿間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8．當(dāng)空間存在斜向上的與直桿夾角θ=53°的勻強(qiáng)電場(chǎng)E時(shí)，圓環(huán)套從靜止開始勻加速沿直桿運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t=2s時(shí)間運(yùn)動(dòng)的位移為x=8.8m，求電場(chǎng)強(qiáng)度E的大�。�（取sin53°=0.8，cos53°=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：據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式得：a=$\frac{2s}{{t}^{2}}$=$\frac{2×8.8}{4}$m/s²=4.4m/s²
對(duì)環(huán)受力分析，受重力、電場(chǎng)力、彈力和摩擦力；令Eqsin53°=mg，Eq=1.25N 此時(shí)無摩擦力．
當(dāng)Eq＜1.25N 時(shí)，桿對(duì)環(huán)的彈力向上，由牛頓定律有：
Eqcosθ-μF_N=ma，F(xiàn)_N+Eqsinθ=mg，
解得：E=1×10⁵N/C

當(dāng)Eq＞1.25N時(shí)，桿對(duì)環(huán)的彈力向下，由牛頓定律有：
Eqcosθ-μF_N=ma，Eqsinθ=mg+F_N，
解得：E=9×10⁵N/C
答：場(chǎng)強(qiáng)的大小為1×10⁵N/C或者9×10⁵N/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，此題易漏解，難度較大．