Question

11．如圖所示，在場強為E的勻強電場中，一絕緣輕質(zhì)細桿L可繞點O點在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，A端有一個帶正電的小球，電荷量為q，質(zhì)量為m．將細桿從水平位置自由釋放，則：
（1）求出小球在最低點時的動能；
（2）求在最低點時絕緣桿對小球的作用力．

Answer 1

分析 （1）小球運動到最低點的過程中，有重力、電場力做功，根據(jù)動能定理求出小球在最低點的速率．
（2）在最低點，小球受到重力和絕緣桿的拉力，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出在最低點時絕緣桿對小球的作用力

解答 解：（1）小球運動到最低點的過程中，重力和電場力做功，由動能定理得：
$mgL+qEL={E}_{KB}^{\;}$
解得  ${E}_{KB}^{\;}=mgL+qEL$
（2）在最低點，據(jù)牛頓運動定律得：
$T-mg=m\frac{{v}_{B}^{2}}{L}$
在最低點速度
${E}_{KB}^{\;}=\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
解得：T=3mg+2Eq
答：（1）求出小球在最低點時的動能mgL+qEL；
（2）求在最低點時絕緣桿對小球的作用力3mg+2Eq．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道電場力做正功，電勢能減小，電場力做負功，電勢能增加．以及會用動能定理求出小球在最低點的速度．