微元思想是中学物理中的重要思想。所谓微元思想,是将研究对象或者物理过程分割成无限多个无限小的部分,先取出其中任意部分进行研究,再从局部到整体综合起来加以考虑的科学思维方法。若规定无限远处的电势为零,真空中正点电荷周围某点的电势
可表示为
, 其中
为静电力常量,
为点电荷的电荷量,
为该点到点电荷的距离。如果场源是多个点电荷,电场中某点的电势为各个点电荷单独在该点产生电势的代数和。如图所示,一个半径为
、电荷量为
的均匀带电细圆环固定在真空中,环面水平。一质量为
的带正电小球,从环心
的正上方
点由静止开始下落,小球到达
点时的速度为v。已知
、
间的距离为
, 静电力常量为
, 重力加速度为
。
求: