题目内容

一长为L的细线,上端固定,下端拴一质量为m、带电荷量为+q的小球,处于如图所示的水平向右的匀强电场中.开始时,将细线与小球拉成水平,释放后小球由静止开始向下摆动,当细线转过60°角时,小球到达B点速度恰好为零.试求:(重力加速度为g)
(1)A、B两点的电势差U
AB;
(2)匀强电场的场强大小.
分析:(1)由题,小球从A点由静止摆动到B点的过程中,重力做正功为mgLsin60°,电场力做负功为qUAB,动能的变化量为0.根据动能定理求出A、B两点的电势差UAB;
(2)由图看出AB两点沿电场方向的距离为d=L-Lcos60°,由公式U=Ed求解匀强电场的场强大小E.
解答:解:
(1)小球由A→B过程中,由动能定理:
mgLsin60°+W
AB=0,
又W
AB=qU
AB,
得到U
AB=-
=-
(2)B、A间的电势差为U
BA=-U
AB=
则电场强度E=
=
=
.
答:
(1)A、B两点的电势差U
AB=-
;
(2)匀强电场的场强大小是
.
点评:电势差是描述电场的能的性质的物理量,与电荷的电势能变化有关,常常应用动能定理研究电势差.
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