问题标题:
如图所示,半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO'转动,水平虚线AB、CD互相垂直,一电荷量为+q的可视为质点的小物块置于距转轴r处,空间有方向A指向B的匀强电场。当圆盘匀速转动时,小物块相对
问题描述:
如图所示,半径为R的水平绝缘圆盘可绕竖直轴OO'转动,水平虚线AB、CD互相垂直,一电荷量为+q的可视为质点的小物块置于距转轴r处,空间有方向A指向B的匀强电场。当圆盘匀速转动时,小物块相对圆盘始终静止。小物块转动到位置Ⅰ(虚线AB上)时受到的摩擦力为零,转动到位置Ⅱ(虚线CD上)时受到的摩擦力为f。求:(1)圆盘边缘两点间电势差的最大值;(2)小物块由位置Ⅰ转动到位置Ⅱ克服摩擦力做的功。
程西云回答:
(1)设圆盘转动的角速度为ω,场强大小为E,小物块质量为m,由牛顿第二定律在位置Ⅰ:qE=mω2r在位置Ⅱ:√f2-(qE)2=mω2r圆盘边缘两点间电势差的最大值:U=2ER联立解得:U=√2fR/q(2)设小物块由Ⅰ转动到Ⅱ克服摩擦力做的功为Wf,由动能定理:qEr-Wf=0解得:Wf=√2fr/2
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