题目内容

如图所示,水平放置的光滑绝缘杆上B点的正上方O点固定一个带电量为Q=+6.0×10-8C的点电荷,BO相距h=0.24m,B点左侧的A点处套有一个带电量为q=-5.0×10-9C、质量为m=2.0×10-4kg带电小圆环,已知∠OAB=37°。C为杆上B点右侧的另一点,∠OCB=53°。已知由点电荷+Q产生的电场中,距离该点电荷为r处的电势为,其中k为静电力恒量,k=9.0×109 N⋅m2/C2。(sin37°=0.6,sin53°=0.8)。试问:

(1)点电荷QABC三点产生的电势φAφBφC分别多大?

(2)将带电小圆环从A点由静止释放,它到达C点时速度多大?

(3)若将圆环带电量改为qˊ=+1.0×10-8C,并给其一个指向C点的初速度,则初速度v0至少多大才能使其到达C点?

(1)根据题给公式,有

          (1分)

                                             (1分)

           (1分)

(2)设圆环到达C点时速度为vC,根据动能定理,有

                                                                                                                                                                                  (2分)

即          

得           (3分)

(3)圆环改为带正电后,沿杆向右运动时先要克服电场力做功到达B点,然后电场力做正功使其到达C点,所以对圆环初速度v0的要求是至少要能到达B点,即到达B点时速度应等于零。                                                                     (2分)

根据动能定理,有

                         (2分)

即  

              (2分)

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