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如图所示,水平向右的匀强电场场强为E,有一绝缘轻细杆长为l,一端可绕O点在竖直面内无摩擦转动,另一端粘有一带正电荷的小球,电量为q,质量为m,将小球拉成与O点等高的A点后自由释放,求:
(1)小球从A释放到达最低点B电势能变化了多少?
(2)小球到达最低点B时绝缘杆给小球的力.
分析:带正电小球由静止从A点释放,当摆到匀强电场最低点B,则在运动过程中电势能变化就等于电场力做功,而由动能定理可求出小球在B点的速度大小,从而运用牛顿第二定律可算出小球到达最低点B时绝缘杆给小球的力.
解答:解:(1)从A到B,电场力做正功W=qEL,所以电势能减少了qEL
(2)从A到B,由动能定理得:
MgL+qEL=
1
2mv2

在B点牛顿第二定律F-mg=
mv2
L

解得小球到达最低点B时绝缘杆给小球的力:F=3mg+2qE
点评:本题是牛顿运动定律与动能定理相综合的题目,而电场力做功决定电势能变化,若做正功,电势能减少;若做负功,则电势能增加.类似于重力做功与重力势能的关系.
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