是小环,可视为点电荷.
斥开后取右环B为研究对象,且注意到同一条线上的拉力F1大小相等,则右环受力情况如右图所示,
其中库仑斥力F沿电荷连线向右,根据平衡条件
竖直方向有
cos 30°=mg
水平方向有
+sin 30°=F=
两式相除得=
解得q= (k为静电力常量)
二、带电粒子在电场中的圆周运动
【例2】 半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内,
图1-2
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场,如图1-2所示,珠子所受静电力是其重力的倍,将珠子从环上最低位置A点由静止释放,则
(1)珠子所能获得的最大动能是多大?
(2)珠子对环的最大压力是多大?
答案 (1)mgr (2)mg
解析 珠子只能沿光滑绝缘圆环做圆周运动,运动过程中除受圆环的弹力外,还受竖直向下的重力和水平向右的静电力,一定从A点开始沿逆时针方向做圆周运动,重力做负功,静电力做正功.当两个力做的总功最多时,动能最大,同时在这点所受圆环的支持力也最大.
问题的关键是找出哪点动能最大.
珠子在运动过程中,受重力和静电力的大小、方向都不发生变化,则重力和静电力的合力大小、方向也不变,这样就可以用合力来代替重力和静电力,当珠子沿合力方向位移最大时,合力做功最多,动能最大.
(1)