如图所示,带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C,带电体A、B和C均可视为点电荷。
(1)求小环C的平衡位置。
(2)若小环C带电量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x(∣x∣<<d)后静止释放,试判断小环C能否回到平衡位置。(回答“能”或“不能”即可)
(3)若小环C带电量为-q,将小环拉离平衡位置一小位移x(∣x∣<<d)后静止释放,试证明小环C将作简谐运动。
(提示:当<<1时,则
)
如图所示,带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C,带电体A、B和C均可视为点电荷。
(1)求小环C的平衡位置。
(2)若小环C带电量为q,将小环拉离平衡位置一小位移x(∣x∣<<d)后静止释放,试判断小环C能否回到平衡位置。(回答“能”或“不能”即可)
(3)若小环C带电量为-q,将小环拉离平衡位置一小位移x(∣x∣<<d)后静止释放,试证明小环C将作简谐运动。
(提示:当<<1时,则
)
见解析
设C在AB的连线的延长线上距离B为处达到平衡,带电量为
,根据库仑定律有
,
平衡条件
解得
(2)不能,因为此时AB给C的作用力都发生了变化,并且变化大小不同,合力不再为零。
(3)环C带电,平衡位置不变,拉离平衡位置一小位移
后,C受力为
利用近似关系化简得,所以小环做简谐运动。