Question

如圖所示，水平向右的勻強電場場強為E，有一絕緣輕細桿長為l，一端可繞O點在豎直面內無摩擦轉動，另一端粘有一帶正電荷的小球，電量為q，質量為m，將小球拉成與O點等高的A點后自由釋放，求：
（1）小球從A釋放到達最低點B電勢能變化了多少？
（2）小球到達最低點B時絕緣桿給小球的力．

Answer 1

分析：帶正電小球由靜止從A點釋放，當擺到勻強電場最低點B，則在運動過程中電勢能變化就等于電場力做功，而由動能定理可求出小球在B點的速度大小，從而運用牛頓第二定律可算出小球到達最低點B時絕緣桿給小球的力．

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

1

2mv2

在B點牛頓第二定律F-mg=

mv2

L

解得小球到達最低點B時絕緣桿給小球的力：F=3mg+2qE

點評：本題是牛頓運動定律與動能定理相綜合的題目，而電場力做功決定電勢能變化，若做正功，電勢能減少；若做負功，則電勢能增加．類似于重力做功與重力勢能的關系．