（2009•上海模拟）两个正点电荷Q1=Q和Q2=4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，A、B两点相距L，且A

（2009•上海模拟）两个正点电荷Q₁=Q和Q₂=4Q分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A、B两点，A、B两点相距L，且A、B两点正好位于水平光滑绝缘半圆细管的两个端点出口处，如图所示．
（1）现将另一正点电荷置于A、B连线上靠近A处静止释放，它在AB连线上运动过程中能达到最大速度的位置离A点的距离．
（2）若把该点电荷放于绝缘管内靠近A点处由静止释放，试确定它在管内运动过程中速度为最大值时的位置P．即求出图中PA和AB连线的夹角θ．
（3）Q₁、Q₂两点电荷在半圆弧上电势最低点的位置P′是否和P共点，请作出判断并说明理由．

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文化一幼苗

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解题思路：（1）根据动能定理可知，合力做功最多的时候，物体的动能最大，所以当电荷所受合力为零时，电场力做功最多，此时的速度最大．
（2）电荷在p点处速度最大时，点电荷在p点处受到的受到的库仑力的合力沿op的方向，根据库仑力的公式可以求得夹角的大小．
（3）在p点电荷的速度最大，电势能最小，由此可以知道p点处的电势能最低．

（1）设在AB连线上运动过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为x，正电荷在A、B连线上速度最大处应该是电荷所受合力为零，
即：k
Q1q
x2=k
Q2q
(L−x)2
解得：x=[1/3]L
（2）若点电荷在p点处受到的受到的库仑力的合力沿op的方向，则它在p点处速度最大，
即此时满足：tanθ=
F2
F1=
k
4Qq
(2Rsinθ)2
k
Qq
(2rcosθ)2=
4cos2θ
sin2θ
解得：θ=arctan
34
．
（3）p′点即为p
因为正电荷从A点沿管道运动至p的过程中，电场力做正功，它的电势能减小，而从p运动至B的过程中，克服电场力做功，它的电势能增加，因此该正电荷在p处电势能最小，相应p点处的电势能最低．
答：（1）在AB连线上运动过程中能达到最大速度的位置离A点的距离为[1/3]L．
（2）PA和AB连线的夹角θ为arctan
34
．
（3）p′点即为p
因为正电荷从A点沿管道运动至p的过程中，电场力做正功，它的电势能减小，而从p运动至B的过程中，克服电场力做功，它的电势能增加，因此该正电荷在p处电势能最小，相应p点处的电势能最低．

点评：
本题考点：库仑定律；力的合成与分解的运用．

考点点评：本题主要的是分析清楚电荷的速度最大的位置，当电荷的速度最大的时候，电荷的动能也就最大，此时电场力做的功最多，电势能最小．

1年前

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