题目内容

2.如图所示,一绝缘的长为L.两端分别带有等量异种电荷的轻杆,电量的绝对值为Q,处在场强为E的匀强电场中,杆与电场线夹角为60°,若使杆沿顺时针方向转过60°(以杆上某一点为圆心转动),则下列叙述正确的是(  )
A.电场力不做功,两电荷电势能不变
B.电场力做的总功为$\frac{QEL}{2}$,两电荷的电势能减少
C.电场力做的总功为$\frac{QEL}{2}$,两电荷的电势能增加
D.电场力做的总功大小跟转轴位置无关

分析 杆沿顺时针方向转过60°,电场力对两电荷都做正功,电势能都减少.根据W=qEd计算电场力做功,其中d是沿电场方向两点间的距离.

解答 解:A、+Q所受电场力水平向右,-Q所受电场力水平向左,当杆沿顺时针方向转过60°时,电场力对两个电荷都做正功,两电荷的电势能都减小,故A错误.
B、电场力对正电荷所受的功W1=QE$\frac{L}{2}$(1-cos60°)=$\frac{1}{4}$QEL,电场力对负电荷所受的功:W2=QE$\frac{L}{2}$(1-cos60°)=$\frac{1}{4}$QEL,电场力做的总功为W=W1+W2=$\frac{1}{2}$QEL,由于电场力做正功,两个电荷的电势能减少,动能增加,故B正确,C错误.
D、由B可知,电场力做的总功:W=$\frac{1}{2}$QEL,总功与跟转动轴无关,故D正确.
故选:BD

点评 本题是电偶极子,电场力对两个电荷做的总功大小跟转动轴无关.电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加.

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