光滑的水平面上有两个电量分别为Q1、Q2的带异种电荷的小球,且Q1=4Q2,m2=4m1,问要保持两小球距离不变,可以使两小球做什么运动?两小球的加速度大小之比为多少?速度大小之比又为多少?(只受库仑力作用)

问题描述:

光滑的水平面上有两个电量分别为Q1、Q2的带异种电荷的小球,且Q1=4Q2,m2=4m1,问要保持两小球距离不变,可以使两小球做什么运动?两小球的加速度大小之比为多少?速度大小之比又为多少?(只受库仑力作用)

要保持两小球距离不变,两异种点电荷能绕圆心各自做匀速圆周运动,
向心力是由它们间的库仑力提供,根据牛顿第二定律,有:
F=ma1=ma2
所以a1:a2=m2:m1=4:1
又因为m1r1ω2=m2r2ω2
故r1:r2=m2:m1=4:1
根据v=rω,故:
v1:v2=r1:r2=4:1
答:要保持两小球距离不变,可以使两小球做匀速圆周运动;两小球的加速度大小之比为4:1;速度大小之比为4:1.
答案解析:两异种点电荷能绕圆心各自做匀速圆周运动,其向心力是由它们间的库仑力提供,根据牛顿第二定律列式则可以求出它们的间距之比.
考试点:库仑定律.
知识点:虽然由库仑力提供向心力,但值得注意的是库仑力的间距与它们做圆周运动的半径不是相等的.