Question

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)桿可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，桿長(zhǎng)為l，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）求小球在最低點(diǎn)時(shí)的速率
（2）求在最低點(diǎn)時(shí)絕緣桿對(duì)小球的作用力大小．

Answer 1

分析：（1）小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)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．
（2）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．

解答：解：（1）由動(dòng)能定理得：
mgl+qEl=

1

2

mv²-0
所以v=

2(mg+qE)l m

 
（2）在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得：
T-mg=m

v2

l

 
得：T=3mg+2qE
答：（1）求小球在最低點(diǎn)時(shí)的速率為

2(mg+qE)l m

 
（2）求在最低點(diǎn)時(shí)絕緣桿對(duì)小球的作用力大小3mg+2qE．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加．以及會(huì)用動(dòng)能定理求出小球在最低點(diǎn)的速度