题目内容

2.如图,在光滑的水平面上有两个电量分别为Q1、Q2的带异种电荷的小球,Q1=4Q2,m2=4m1问要保持两小球距离不变,可以使两小球可绕它们连线上共同的圆心O作匀速圆周运动.两小球的速度大小之比v1:v2和角速度大小之比ω1:ω2等于(  )(只受库仑力作用)
A.v1:v2=1:4B.v1:v2=4:1C.ω1:ω2=1:1D.ω1:ω2=1:4

分析 两异种点电荷能绕圆心各自做匀速圆周运动,其向心力是由它们间的库仑力提供,根据牛顿第二定律列式则可以求出它们的线速度及角速度之比.

解答 解:要保持两小球距离不变,两异种点电荷能绕圆心各自做匀速圆周运动,则它们的角速度相等;
向心力是由它们间的库仑力提供,根据牛顿第二定律,有:
F=ma1=ma2
所以a1:a2=m2:m1=4:1
又因为m1r1ω2=m2r2ω2
故r1:r2=m2:m1=4:1
根据v=rω,故v1:v2=r1:r2=4:1,故BC正确,AD错误;
故选:BC.

点评 虽然由库仑力提供向心力,但值得注意的是库仑力的间距与它们做圆周运动的半径不是相等的.

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