问题
计算题
如图所示，竖直固定放置的光滑绝缘杆上O点套有一个质量为m、带电量为-q的小环。在杆的左侧固定一个带电量为+Q的点电荷，杆上a、b两点与Q正好构成等边三角形。已知Oa之间距离为h1，ab之间距离为h2，静电常量为k。现使小环从图示位置的O点由静止释放，若通过a点的速率为
。
试求：
（1）小环运动到a点时对杆的压力大小及方向；（2）小环通过b点的速率。
答案
（1）
，方向水平向左。；（2）
题目分析: （1）由库仑定律可得，小环运动到a点时所受库仑力为
，方向由a指向Q。
设r为Q到a点的距离，依题意
，所以
。
杆对小环的支持力
，方向水平向右。
由牛顿第三定律可知，小环对杆的压力大小
，方向水平向左。
（2）小环从a运动到b的运动过程，根据动能定理
由于Qa=Qb，所以
可得