Question

【題目】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，ab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b點(diǎn)的速率。

Answer 1

【答案】（1），方向水平向左（2）

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

設(shè)r為Q到a點(diǎn)的距離，依題意，所以。

桿對(duì)小環(huán)的支持力，方向水平向右。

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。

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

由于Qa=Qb，所以可得