Question

(14分)半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图14所示．珠子所受静电力是其重力的倍，将珠子从环上最低位置A点由静止释放，求：

(1)珠子所能获得的最大动能是多少？
(2)珠子对圆环的最大压力是多少？                                    

Answer 1

(1)mgr　(2)mg

(1)设qE、mg的合力F_合与竖直方向的夹角为θ，
因qE＝mg，所以tanθ＝＝，
则sinθ＝，cosθ＝，
则珠子由A点静止释放后在从A到B的过程中做加速运动，如图所
示．由题意知珠子在B点的动能最大，由动能定理得
qErsinθ-mgr(1-cosθ)=Ek，

解得Ek=mgr.
(2)珠子在B点对圆环的压力最大，设珠子在B点受圆环的弹力为F_N，则F_N－F_合＝　
(mv²＝mgr)
即F_N＝F_合＋＝＋mg
＝mg＋mg＝mg.
由牛顿第三定律得，珠子对圆环的最大压力为mg.