题目内容

如图所示,水平放置的平行金属板的N板接地,M板电势为+U,两板间距离dd比两板的尺寸小很多,在两板中间有一长为2l(2ld)的绝缘轻杆,可绕水平固定轴O在竖直面内无摩擦地转动,O为杆的中点.杆的两端分别连着小球AB,它们的质量分别为2mm,电荷量分别为+q和-q.当杆从图示水平位置由静止开始转过90°到竖直位置时,不考虑AB两小球间的库仑力,已知重力加速度为g,求:

(1)两小球电势能的变化;
(2)两小球的总动能.
(1)减少了 (2)

试题分析:(1)电场力做功量度为电势能的变化,则
=-ΔEp
即两球电势能减少了.
(2)设两小球在竖直位置时的总动能为Ek,取两小球及杆为研究对象,在杆由图示水平位置从静止开始转过90°的过程中,由动能定理,得
2mglmglEk
Ek.
点评:本题整合了能量守恒定律、牛顿运动定律在电场中运动的应用,要求同学们能选取适当的过程运用能量守恒定律解题,难度适中.
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