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    在竖直平面内固定一半径为R的金属细圆环，质量为m的金属小球（视为质点）通过长为L的绝缘细线悬挂在圆环的最高点．当圆环、小球都带有相同的电荷量Q（未知）时，发现小球在垂直圆环平面的对称轴上处于平衡状态，如图所示．已知静电力常量为k．则下列说法中正确的是（　　）
    A．电荷量Q=
    mgL3
    kR
    B．电荷量Q=
    mg(L2-R2)
    3
    2
    kR
    C．绳对小球的拉力F=
    mgR
    L
    D．绳对小球的拉力F=
    mgL
    		L2-R2
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    由于圆环不能看作点电荷，我们取圆环上一部分△x，设总电量为Q，则该部分电量为
    △x
    2πR
    Q；
    由库仑定律可得，该部分对小球的库仑力F1=
    KQ△XQ
    2πL2R
    ，方向沿该点与小球的连线指向小球；
    同理取以圆心对称的相同的一段，其库仑力与F1相同；如图所示，
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    两力的合力应沿圆心与小球的连线向外，大小为2
    KQ△XQ
    2πL2R
    ×
    		L2-R2
    L
    =
    KQ2△ X
    		L2-R2
    πL3R
    ；
    因圆环上各点对小球均有库仑力，故所有部分库仑力的合力F库=
    KQ2
    		L2-R2
    πL3R
    ×πR=
    KQ2
    		L2-R2
    L3
    ，方向水平向右；
    小球受力分析如图所示，小球受重力、拉力及库仑力而处于平衡，故T与F的合力应与重力大小相等，方向相反；
    由几何关系可得：
    T
    L
    =
    mg
    R
    ；
    则小球对绳子的拉力T=
    mgL
    R
    ，故C、D错误；
    F
    		L2-R2
    =
    mg
    R
    ；
    则F=
    mg
    		L2-R2
    R
    =
    KQ2
    		L2-R2
    L3
    ；
    解得Q=
    mgL3
    kR
    ；
    故A正确，B错误；
    故选A．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，质量为m、边长为L的正方形线圈ABCD由n匝导线绕成，线圈中有顺时针方向大小为I的电流，在AB边的中点用细线竖直悬挂于轻杆一端，轻杆另一端通过竖直的弹簧固定于地面，轻杆可绕杆中央的固定转轴O在竖直平面内转动．在图中虚线的下方，有与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感强度为B，平衡时，CD边水平且线圈有一半面积在磁场中，忽略电流I产生的磁场，穿过线圈的磁通量为
    BL2/2
    BL2/2
    ；弹簧受到的拉力为
    mg+nBIL
    mg+nBIL
    ．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域，半径为R，内壁光滑，内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心O恰好在MN的中点，半圆管的一半处于电场中，一质量为m，可视为质点的带正电，电荷量为q的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球从B点穿过后，能够通过B点正下方的C点，重力加速度为g，小球在C点处的加速度大小为
    53
    g．求：
    （1）带匀强电场场强E；
    （2）小球在到达B点前一瞬间时，半圆轨道对它的作用力的大小；
    （3）要使小球能够到达B点正下方C点，虚线框MNPQ的高度和宽度满足什么条件？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2011?郑州模拟）如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN．一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点．已知重力加速度为g，电场强度的大小E=
    4mg3q
    ．求：
    （1）小球到达O点前一时刻，圆管对它作用力的大小；
    （2）矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；
    （3）从O点开始计时，经过多长时间小球的动能最小？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场；在y≥0的区域内还存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．半径为R的光滑绝缘空心半圆细管ADO固定在竖直平面内，半圆管的一半处于电场中，圆心O1为MN的中点，直径AO垂直于水平虚线MN．一质量为m、电荷量为q的带正电小球（可视为质点）从半圆管的A点由静止滑入管内，从O点穿出后恰好通过O点正下方的C点．已知重力加速度为g，电场强度的大小E=
    4mg3q
    ．求：
    （1）小球到达O点时，半圆管对它作用力的大小；
    （2）从O点开始计时，经过多长时间小球运动到C点；
    （3）矩形区域MNPQ的高度H和宽度L应满足的条件；
    （4）从O点开始计时，经过多长时间小球的动能最小？

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示：矩形区域MNPQ内有水平向右的匀强电场，虚线框外为真空区域；半径为R、内壁光滑、内径很小的绝缘半圆管ADB固定在竖直平面内，直径AB垂直于水平虚线MN，圆心O为MN的中点，半圆管的一半处于电场中．一带正电的小球从半圆管的A点由静止开始滑入管内，小球可视为质点，质量为m，电量为q，当小球达到B点时，对管壁的压力为FN=3mg，重力加速度为g，求：
    （1）匀强电场的电场强度E；
    （2）若小球能从矩形框的右边界NP离开电场，矩形区域MNPQ的最小面积S．精英家教网

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