【題目】一端彎曲的光滑絕緣桿ABD固定在豎直平面上,如圖所示,AB段水平,BD段是半徑為R的半圓弧,有電荷量為QQ>0的點電荷固定在圓心O點一質(zhì)量為m、電荷量為qq>0的帶電小環(huán)套在光滑絕緣桿上,在水平外力作用下從C點由靜此開始運動,到B點時撤去外力,小環(huán)繼續(xù)運動,發(fā)現(xiàn)剛好能到絕緣桿的最高點D已知CB間距為.(提示:根據(jù)電磁學有關知識,在某一空間放一電荷量為Q的點電荷,則距離點電荷為r的某點的電勢為,其中k為靜電力常量,設無窮遠處電勢為零.)

1求小環(huán)從C運動到B過程中,水平外力做的功;

2若水平外力為恒力,要使小環(huán)能運動到D點,求水平外力的最小值F0;

3若水平外力為恒力,大小為FF大于2問中的F0,求小環(huán)運動到D點時,絕緣桿對環(huán)的彈力大小和方向

【答案】123見解析過程。

【解析】

試題分析:1小球從C運動到B,帶電小環(huán)要克服電場力做功,克服電場做的功W等于電勢能的增加,

,

所以,

小球從C運動到B,設到B得速度為VB,水平外力做的功為W,

小球從B到D過程中,帶電小環(huán)在等勢面上運動電場力不做功,設到D點的速度為vD

又剛好到D點,則D點速度為vD=0,

所以

2小球要能運動到D點,則vD0

由C運動到D點,

由此可以解得

所以水平外力的最小值為

3由C運動到D點,設D點速度為vD

小環(huán)運動到D點時,設絕緣桿對小環(huán)的彈力大小為FN,方向指向圓心,

由此可得

討論:a,則彈力大小為 ,方向指向圓心

b,則彈力為零

c,則彈力大小為,方向背向圓心

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A. 磁場和電場一樣,是同一種物質(zhì)

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B. 是正電荷,是負電荷,且

C. 是負電荷,是正電荷,且

D. 、都是負電荷,且

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B. ,方向垂直BC并由A指向BC

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