Question

如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為E，有一絕緣輕細(xì)桿長(zhǎng)為l，一端可繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端粘有一帶正電荷的小球，電量為q，質(zhì)量為m，將小球拉成與O點(diǎn)等高的A點(diǎn)后自由釋放，求：
（1）小球從A釋放到達(dá)最低點(diǎn)B電勢(shì)能變化了多少？
（2）小球到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)絕緣桿給小球的力．

Answer 1

分析：帶正電小球由靜止從A點(diǎn)釋放，當(dāng)擺到勻強(qiáng)電場(chǎng)最低點(diǎn)B，則在運(yùn)動(dòng)過程中電勢(shì)能變化就等于電場(chǎng)力做功，而由動(dòng)能定理可求出小球在B點(diǎn)的速度大小，從而運(yùn)用牛頓第二定律可算出小球到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)絕緣桿給小球的力．

解答：解：（1）從A到B，電場(chǎng)力做正功W=qEL，所以電勢(shì)能減少了qEL
（2）從A到B，由動(dòng)能定理得：
MgL+qEL=

1

2mv2

在B點(diǎn)牛頓第二定律F-mg=

mv2

L

解得小球到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)絕緣桿給小球的力：F=3mg+2qE

點(diǎn)評(píng)：本題是牛頓運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)能定理相綜合的題目，而電場(chǎng)力做功決定電勢(shì)能變化，若做正功，電勢(shì)能減少；若做負(fù)功，則電勢(shì)能增加．類似于重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系．