Question

如圖所示，豎直固定放置的光滑絕緣桿上O點(diǎn)套有一個(gè)質(zhì)量為m、帶電量為 -q的小環(huán)。在桿的左側(cè)固定一個(gè)帶電量為 +Q的點(diǎn)電荷，桿上a、b兩點(diǎn)與Q正好構(gòu)成等邊三角形。已知Oa之間距離為h₁，a、b之間距離為h₂，靜電常量為k 。現(xiàn)使小環(huán)從圖示位置的O點(diǎn)由靜止釋放，若通過(guò)a點(diǎn)的速率為。試求：

1.小環(huán)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)對(duì)桿的壓力大小及方向；

2.小環(huán)通過(guò)b點(diǎn)的速率。

 

Answer 1

 

1.，方向水平向左

2.

解析:（1）由庫(kù)侖定律可得，小環(huán)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)時(shí)所受庫(kù)侖力為，方向由a指向Q。

設(shè)r為Q到a點(diǎn)的距離，依題意，所以。         （2分）

桿對(duì)小環(huán)的支持力，方向水平向右。    （2分）

由牛頓第三定律可知，小環(huán)對(duì)桿的壓力大小，方向水平向左。

                                                       （1分）

（2）小環(huán)從a運(yùn)動(dòng)到b的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理

         （3分）

由于a、b兩點(diǎn)到點(diǎn)電荷Q的距離相等，所以                 （1分）

可得                 （1分）