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.