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
◎ 题目
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4R/3．（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?=k
（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，绝缘杆对环的弹力大小和方向．  |
◎ 答案
| （1）小球从C运动到B，带电小环要克服电场力做功，克服电场做的功W电等于电势能的增加， 则 W电=
所以W电=
小球从C运动到B，设到B得速度为VB，水平外力做的功为W， 则 W-W电=
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-2mgR=
又刚好到D点，则D点速度为VD=0， 所以W=2mgR+
（2）小球要能运动到D点，则VD≥0 由C运动到D点，F′?
由此可以解得F′≥
所以水平外力的最小值为F0=
（3）由C运动到D点，设D点速度为VD， F? |
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