一端弯曲的光滑绝缘杆ABD固定在竖直平面上，如图所示，AB段水平，BD段是半径为R的半圆弧，有电荷量为Q（Q＞...

问题详情：

一端弯曲的光滑绝缘杆ABD固定在竖直平面上，如图所示，AB段水平，BD段是半径为R的半圆弧，有电荷量为Q（Q＞0）的点电荷固定在圆心O点．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电小环套在光滑绝缘杆上，在水平外力作用下从C点由静此开始运动，到B点时撤去外力，小环继续运动，发现刚好能到绝缘杆的最高点D．已知CB间距为．（提示：根据电磁学有关知识，在某一空间放一电荷量为Q的点电荷，则距离点电荷为r的某点的电势为，其中k为静电力常量，设无穷远处电势为零．）

（1）求小环从C运动到B过程中，水平外力做的功；

（2）若水平外力为恒力，要使小环能运动到D点，求水平外力的最小值F0；

（3）若水平外力为恒力，大小为F（F大于（2）问中的F0），求小环运动到D点时，绝缘杆对环的*力大小和方向．

【回答】

（1）（2）（3）见解析过程。

【解析】

则

小球从B到D过程中，带电小环在等势面上运动电场力不做功，设到D点的速度为vD

则

又刚好到D点，则D点速度为vD=0，

所以。1

（3）由C运动到D点，设D点速度为vD，

小环运动到D点时，设绝缘杆对小环的*力大小为FN，方向指向圆心，

由此可得

讨论：（a）若，则*力大小为 ，方向指向圆心．

考点：牛顿第二定律；动能定理

【名师点睛】对小球的运动的物理过程进行分析，根据动能定理求小圆环的速度的大小，在应用动能定理的时候，一定要分析清楚运动过程中各力做功的情况，在求绝缘杆对环的力的时候注意分析环所受的作用力的方向是向上的还是向下的。

知识点：未分类

题型：计算题