题目内容
如图所示,竖直固定放置的光滑绝缘杆上O点套有一个质量为m、带电量为-q的小环。在杆的左侧固定一个带电量为+Q的点电荷,杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形。已知Oa之间距离为h1,ab之间距离为h2,静电常量为k。现使小环从图示位置的O点由静止释放,若通过a点的速率为
。![]()
试求:
(1)小环运动到a点时对杆的压力大小及方向;(2)小环通过b点的速率。
(1)
,方向水平向左。;(2)![]()
解析试题分析: (1)由库仑定律可得,小环运动到a点时所受库仑力为
,方向由a指向Q。
设r为Q到a点的距离,依题意
,所以
。
杆对小环的支持力
,方向水平向右。
由牛顿第三定律可知,小环对杆的压力大小
,方向水平向左。
(2)小环从a运动到b的运动过程,根据动能定理
由于Qa=Qb,所以
可得
考点:库仑定律;电势能;动能定理的应用
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