Question

如圖所示，在地面上方有一個勻強電場，在該電場中取點O作為圓心，以R=10cm為半徑，在豎直平面內做一個圓，圓平面平行于勻強電場的電場線，在O點固定一個電荷量為Q=-5×10^-4C的電荷．當把一個質量為m=3g，電荷量為q=2×10^-10C帶電小球放在圓周上的a點時（a點為圓周上最左的點），它恰好能靜止不動，．若將帶電小球從a點緩慢移到圓周上最高點b，外力做功W=______J．

Answer 1

小球在a點時，受mg、F、qE三力而平衡時（參看圖），應有
qEcosα=mg
qEsinα=F=

kQq

R2

因為a、b都在點電荷Q的電場的等勢線上，
所以小球從a→b時庫侖力F做功為零．
設所加外力做的功為W_外，由動能定理得：
W_外-mgR+qEcosαR-qEsinαR=0
整理得：W外=

kQq

R2

代入數據得W_外=9×10^-3J　
故答案為：9×10^-3