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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
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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( )
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▼优质解答
答案和解析
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
由库仑定律可得,该部分对小球的库仑力F 1 =
同理取以圆心对称的相同的一段,其库仑力与F 1 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
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 库 =
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:
则小球对绳子的拉力T=
则F=
解得Q=
故A正确,B错误; 故选A. |
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