一端彎曲的光滑絕緣杆ABD固定在豎直平面上，如圖所示，AB段水平，BD段是半徑為R的半圓弧，有電荷量為Q（Q＞...

問題詳情：

一端彎曲的光滑絕緣杆ABD固定在豎直平面上，如圖所示，AB段水平，BD段是半徑為R的半圓弧，有電荷量為Q（Q＞0）的點電荷固定在圓心O點．一質量為m、電荷量為q（q＞0）的帶電小環套在光滑絕緣杆上，在水平外力作用下從C點由靜此開始運動，到B點時撤去外力，小環繼續運動，發現剛好能到絕緣杆的最高點D．已知CB間距為．（提示：根據電磁學有關知識，在某一空間放一電荷量為Q的點電荷，則距離點電荷為r的某點的電勢為，其中k為靜電力常量，設無窮遠處電勢為零．）

（1）求小環從C運動到B過程中，水平外力做的功；

（2）若水平外力為恆力，要使小環能運動到D點，求水平外力的最小值F0；

（3）若水平外力為恆力，大小為F（F大於（2）問中的F0），求小環運動到D點時，絕緣杆對環的*力大小和方向．

【回答】

（1）（2）（3）見解析過程。

【解析】

則

小球從B到D過程中，帶電小環在等勢面上運動電場力不做功，設到D點的速度為vD

則

又剛好到D點，則D點速度為vD=0，

所以。1

（3）由C運動到D點，設D點速度為vD，

小環運動到D點時，設絕緣杆對小環的*力大小為FN，方向指向圓心，

由此可得

討論：（a）若，則*力大小為 ，方向指向圓心．

考點：牛頓第二定律；動能定理

【名師點睛】對小球的運動的物理過程進行分析，根據動能定理求小圓環的速度的大小，在應用動能定理的時候，一定要分析清楚運動過程中各力做功的情況，在求絕緣杆對環的力的時候注意分析環所受的作用力的方向是向上的還是向下的。

知識點：未分類

題型：計算題