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(1)匀强电场的场强E;

2)AD之间的水平距离d;

(3)已知小颗粒在轨迹DP上某处达到最大速度vm,该处轨迹的曲率半径是该处距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?

提示:一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径r叫做A点的曲率半径。

 

答案

(1)E=4mg/3q(2)d=。(3)

解析:由平衡条件求出匀强电场的场强E;应用牛顿第二定律及其相关知识求出AD之间的水平距离d;应用牛顿第二定律、圆周运动的相关知识求出该处的高度。

解:(1)小颗粒受力如图所示。mg=qEtanα

解得E=4mg/3q

(2)设小颗粒在D点速度为vD,在水平方向上,由牛顿第二定律,qE=ma,

2ad=vD2

小颗粒在D点离开水平面的条件是:qvDB=mg,

联立解得:d=

(3)当速度方向与电场力和重力合力方向垂直时,速度最大,则:

qvDB-mg/sinα=m,且r=kh,

解得h=

 

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