题目内容
如图所示,带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C,带电体A、B和C均可视为点电荷。
(1)求小环C的平衡位置。
(2)若小环C带电量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x
后静止释放,试判断小环C能否回到平衡位置。(回答“能”或“不能”即可)
(3)若小环C带电量为-q,将小环拉离平衡位置一小位移x
后静止释放,试证明小环C将作简谐运动。(提示:当
时,则
)
(1)求小环C的平衡位置。
(2)若小环C带电量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403671979.gif)
(3)若小环C带电量为-q,将小环拉离平衡位置一小位移x
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403687979.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403703902.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037341098.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037341393.gif)
解:(1)设C在AB连线的延长线上距离B为l处达到平衡,带电量为Q
由库仑定律得:![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037811007.gif)
由平衡条件得:![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037961276.gif)
解得:
(舍去);![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403859908.gif)
所以平衡位置为:l=d
(2)不能
(3)环C带电-q,平衡位置不变,拉离平衡位置一小位移x后,C受力为:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714039061294.gif)
利用近似关系化简得:![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714039211038.gif)
所以小环C将做简谐运动
由库仑定律得:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037811007.gif)
由平衡条件得:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714037961276.gif)
解得:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403843971.gif)
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/20110916171403859908.gif)
所以平衡位置为:l=d
(2)不能
(3)环C带电-q,平衡位置不变,拉离平衡位置一小位移x后,C受力为:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714039061294.gif)
利用近似关系化简得:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic1/upload/papers/g04/20110916/201109161714039211038.gif)
所以小环C将做简谐运动
![](http://thumb.zyjl.cn/images/loading.gif)
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