Question

如图所示，在地面上方有一个匀强电场，在该电场中取点O作为圆心，以R=10cm为半径，在竖直平面内做一个圆，圆平面平行于匀强电场的电场线，在O点固定一个电荷量为Q=-5×10^-4C的电荷．当把一个质量为m=3g，电荷量为q=2×10^-10C带电小球放在圆周上的a点时（a点为圆周上最左的点），它恰好能静止不动，．若将带电小球从a点缓慢移到圆周上最高点b，外力做功W=______J．

Answer 1

小球在a点时，受mg、F、qE三力而平衡时（参看图），应有
qEcosα=mg
qEsinα=F=

kQq

R2

因为a、b都在点电荷Q的电场的等势线上，
所以小球从a→b时库仑力F做功为零．
设所加外力做的功为W_外，由动能定理得：
W_外-mgR+qEcosαR-qEsinαR=0
整理得：W外=

kQq

R2

代入数据得W_外=9×10^-3J　
故答案为：9×10^-3