Question

【題目】如圖所示，在場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一絕緣輕質(zhì)細(xì)桿l可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，A端有一個(gè)帶正電的小球，電荷量為q，質(zhì)量為m．將細(xì)桿從水平位置自由釋放，則：

（1）請(qǐng)說明小球由A到B的過程中電勢(shì)能如何變化？
（2）求出小球在最低點(diǎn)時(shí)的速率．
（3）求在最低點(diǎn)時(shí)絕緣桿對(duì)小球的作用力．

Answer 1

【答案】
（1）解：因?yàn)橛葾到B過程中電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減小

（2）解：由動(dòng)能定理得：

故小球在最低點(diǎn)的速率

（3）解：在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得：

T=3mg+2Eq

故最低點(diǎn)絕緣桿對(duì)小球的作用力T=3mg+2Eq．

【解析】（1）根據(jù)電場(chǎng)力做功判斷電勢(shì)能的變化．（2）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，有重力、電場(chǎng)力做功，根據(jù)動(dòng)能定理求出小球在最低點(diǎn)的速率．（3）在最低點(diǎn)，小球受到重力和絕緣桿的拉力，兩個(gè)力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出在最低點(diǎn)時(shí)絕緣桿對(duì)小球的作用力．
【考點(diǎn)精析】根據(jù)題目的已知條件，利用動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)可以得到問題的答案，需要掌握應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問題，都可以用動(dòng)能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡捷．