Question

如圖所示，水平放置的平行金屬板的N板接地，M板電勢(shì)為＋U，兩板間距離d，d比兩板的尺寸小很多，在兩板中間有一長(zhǎng)為2l(2l＜d)的絕緣輕桿，可繞水平固定軸O在豎直面內(nèi)無摩擦地轉(zhuǎn)動(dòng)，O為桿的中點(diǎn)．桿的兩端分別連著小球A和B，它們的質(zhì)量分別為2m和m，電荷量分別為＋q和－q.當(dāng)桿從圖示水平位置由靜止開始轉(zhuǎn)過90°到豎直位置時(shí)，不考慮A、B兩小球間的庫侖力，已知重力加速度為g，求：

(1)兩小球電勢(shì)能的變化；

(2)兩小球的總動(dòng)能．

 

Answer 1

【答案】

(1)減少了　(2)

【解析】

試題分析：(1)電場(chǎng)力做功量度為電勢(shì)能的變化，則

＝－ΔE_p

即兩球電勢(shì)能減少了.

(2)設(shè)兩小球在豎直位置時(shí)的總動(dòng)能為E_k，取兩小球及桿為研究對(duì)象，在桿由圖示水平位置從靜止開始轉(zhuǎn)過90°的過程中，由動(dòng)能定理，得

2mgl－mgl＋＝E_k

故E_k＝.

考點(diǎn)：能量守恒定律；牛頓第二定律；

點(diǎn)評(píng)：本題整合了能量守恒定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用，要求同學(xué)們能選取適當(dāng)?shù)倪^程運(yùn)用能量守恒定律解題，難度適中．