如图所示,两个固定的均匀带电球面,所带电荷量分别为+Q和-Q (Q>0),半径分别为R和[R/2],小球面与大

1个回答

  • 解题思路:(1)质点在A→B应作减速运动,当初动能最小时,到达B点的速度为零,根据能量守恒定律求出所需的最小初动能.

    (2)质点在B→0的运动有三种可能情况,①质点在B→O作加速运动,对应条件为:

    mg≤

    4kqQ

    9

    R

    2

    ;②质点在B→O做减速运动,对应条件为:

    mg≥

    4kqQ

    R

    2

    ,质点在B→O之间存在一个平衡点D,在B→D质点做减速运动,在D→O做加速运动,对应的条件为:

    4kqQ

    9

    R

    2

    <mg<

    4kqQ

    R

    2

    ,结合能量守恒定律求出不同条件下所需的最小初动能.

    (1)质点在A→B应作减速运动.设质点在A点的最小初动能为Ek0,则根据能量守恒得,可得质点刚好能达到B点的条件为:

    [kqQ/R−

    kqQ

    3R

    2+mgR=Ek0+

    kqQ

    2R−

    kqQ

    5R

    2] ①

    由此可得Ek0=mgR+

    7kqQ

    30R. ②

    (2)质点在B→0的运动有三种可能情况:

    ①质点在B→O作加速运动(参看图1),对应条件为:

    mg≤

    4kqQ

    9R2 ③

    此时只要质点能过B点,也必然能到达O点,因此质点能到达O点所需的最小动能由②式给出,即

    Ek0=mgR+

    7kqQ

    30R. ④

    若③式中取等号,则最小初动能比④式给出的Ek0略大一点.

    ②质点在B→O做减速运动(参看图1),对应条件为:

    mg≥

    4kqQ

    R2 ⑤

    此时质点刚好能到达O点的条件为:

    [kqQ/R−

    kqQ

    R

    2+mg(2R)=Ek0+

    kqQ

    2R−

    kqQ

    5R

    2] ⑥

    由此可得Ek0=2mgR−

    11kqQ

    10R ⑦

    ③质点在B→O之间存在一个平衡点D,(参看图2),在B→D质点做减速运动,在D→O做加速运动,对应的条件为:

    [4kqQ

    9R2<mg<

    4kqQ

    R2 ⑧

    设D到O点的距离为x,则:

    mg=

    kqQ

    (

    R/2+x)2] ⑨

    即x=

    kqQ

    mg−

    点评:

    本题考点: 电势差与电场强度的关系.

    考点点评: 解决本题的关键知道带电球面的电荷量可以等效到圆心,结合能量守恒定律进行求解,注意第二问中需分情况讨论.