Question

11．如图所示，在场强为E的匀强电场中，一绝缘轻质细杆L可绕点O点在竖直平面内自由转动，A端有一个带正电的小球，电荷量为q，质量为m．将细杆从水平位置自由释放，则：
（1）求出小球在最低点时的动能；
（2）求在最低点时绝缘杆对小球的作用力．

Answer 1

分析 （1）小球运动到最低点的过程中，有重力、电场力做功，根据动能定理求出小球在最低点的速率．
（2）在最低点，小球受到重力和绝缘杆的拉力，两个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出在最低点时绝缘杆对小球的作用力

解答 解：（1）小球运动到最低点的过程中，重力和电场力做功，由动能定理得：
$mgL+qEL={E}_{KB}^{\;}$
解得  ${E}_{KB}^{\;}=mgL+qEL$
（2）在最低点，据牛顿运动定律得：
$T-mg=m\frac{{v}_{B}^{2}}{L}$
在最低点速度
${E}_{KB}^{\;}=\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
解得：T=3mg+2Eq
答：（1）求出小球在最低点时的动能mgL+qEL；
（2）求在最低点时绝缘杆对小球的作用力3mg+2Eq．

点评 解决本题的关键知道电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．以及会用动能定理求出小球在最低点的速度．