Question

如圖的環(huán)狀軌道處于豎直面內(nèi)，它由半徑分別為R和2R的兩個(gè)半圓軌道、半徑為R的兩個(gè)四分之一圓軌道和兩根長(zhǎng)度分別為2R和4R的直軌道平滑連接而成．以水平線MN和PQ為界，空間分為三個(gè)區(qū)域，區(qū)域Ⅰ和區(qū)域Ⅲ有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，區(qū)域Ⅰ和Ⅱ有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電小環(huán)穿在軌道內(nèi)，它與兩根直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(0<μ<1)，而軌道的圓弧形部分均光滑．將小環(huán)在較長(zhǎng)的直軌道CD下端的C點(diǎn)無(wú)初速釋放（已知區(qū)域Ⅰ和Ⅱ的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小為，重力加速度為g），求：

（1）小環(huán)在第一次通過(guò)軌道最高點(diǎn)A時(shí)的速度v_A的大小；

（2）小環(huán)在第一次通過(guò)軌道最高點(diǎn)A時(shí)受到軌道的壓力F_N的大��；

（3）若從C點(diǎn)釋放小環(huán)的同時(shí)，在區(qū)域Ⅱ再另加一垂直于軌道平面向里的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，其場(chǎng)強(qiáng)大小為，則小環(huán)在兩根直軌道上通過(guò)的總路程多大？

Answer 1

(1) (2)  (3)

解析:

(1)從C到A，洛倫茲力不做功，小環(huán)對(duì)軌道無(wú)壓力，也就不受軌道的摩擦力．由動(dòng)能定理，有：

        (3分)