Question

【题目】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）请说明小球由A到B的过程中电势能如何变化？
（2）求出小球在最低点时的速率．
（3）求在最低点时绝缘杆对小球的作用力．

Answer 1

【答案】
（1）解：因为由A到B过程中电场力做正功，所以电势能减小

（2）解：由动能定理得：

故小球在最低点的速率

（3）解：在最低点由牛顿第二定律得：

T=3mg+2Eq

故最低点绝缘杆对小球的作用力T=3mg+2Eq．

【解析】（1）根据电场力做功判断电势能的变化．（2）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．（3）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．
【考点精析】根据题目的已知条件，利用动能定理的综合应用的相关知识可以得到问题的答案，需要掌握应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间的动力学问题，都可以用动能定理分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷．