Question

如圖所示，在場強為E的勻強電場中，一絕緣輕質細桿可繞O點在豎直平面內自由轉動，桿長為l，A端有一個帶正電的小球，電荷量為q，質量為m，將細桿從水平位置自由釋放，則：
（1）求小球在最低點時的速率
（2）求在最低點時絕緣桿對小球的作用力大小．

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）由動能定理得：
mgl+qEl=

1

2

mv²-0
所以v=

2(mg+qE)l m

 
（2）在最低點由牛頓第二定律得：
T-mg=m

v2

l

 
得：T=3mg+2qE
答：（1）求小球在最低點時的速率為

2(mg+qE)l m

 
（2）求在最低點時絕緣桿對小球的作用力大小3mg+2qE．

點評：解決本題的關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