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(2011•淮安模拟)在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/09 01:50:57
(2011•淮安模拟)在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点.当圆环、小球都带有相同的电荷量Q(未知)时,发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态,如图所示.已知静电力常量为k.则下列说法中正确的是(  )

A.电荷量Q=
mgL
由于圆环不能看作点电荷,我们取圆环上一部分△x,设总电量为Q,则该部分电量为
△x
2πRQ;
由库仑定律可得,该部分对小球的库仑力F1=
KQ△XQ
2πL2R,方向沿该点与小球的连线指向小球;
同理取以圆心对称的相同的一段,其库仑力与F1相同;如图所示,
两力的合力应沿圆心与小球的连线向外,大小为2
KQ△XQ
2πL2R×

L2−R2
L=
KQ2△ X
L2−R2
πL3R;
因圆环上各点对小球均有库仑力,故所有部分库仑力的合力F=
KQ2
L2−R2
πL3R×πR=
KQ2
L2−R2
L3,方向水平向右;
小球受力分析如图所示,小球受重力、拉力及库仑力而处于平衡,故T与F的合力应与重力大小相等,方向相反;
由几何关系可得:
T
L=
mg
R;
则小球对绳子的拉力T=
mgL
R,故C、D错误;

F

L2−R2=
mg
R;
则F=
mg
L2−R2
R=
KQ2
L2−R2
L3;
解得Q=

mgL3
kR;
故A正确,B错误;
故选A.
小球受到的库仑力为圆环各点对小球库仑力的合力,则取圆环上△x来分析,再取以圆心对称的△x,这2点合力向右,距离L,竖直方向抵消,只有水平方向;求所有部分的合力Σ△m,即可求得库仑力的表达式;小球受重力、拉力及库仑力而处于平衡,则由共点力的平衡条件可求得绳对小球的拉力及库仑力;则可求得电量.
(2011•淮安模拟)在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆 16、在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点.当圆 在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环,质量为m的金属小球(视为质点)通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点.当圆环、小 (2007•淮安模拟)半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m、带正电的珠子,空间存在水平向右的匀强电 半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m,带正电... 急,半径为R的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,环上套有一质量为m带正 一长为L的绝缘细线下端系质量为m的金属小球 如图所示,有一质量为M的光滑大圆环,半径为R,被一竖直轻杆固定后悬挂在O点,有两个质量均为m的小环(可视为质点),同时从 如图示,半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内 在环的底部固定一个带正电荷的小求,在环上套一个质量为m,也带正电荷的小球 一根长为L的细线一端固定,一端系在一质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动 半径为r 的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内 悬挂在竖直平面内的一个可视为质点的小球,其质量为M,悬线长为L,现给小球一水平初速度V