问题
问答题
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，另一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A自由释放运动至最低点B处的过程中：
（1）请说明电势能如何变化？变化了多少？
（2）求出小球在最低点时的动能？
（3）求在最低点时绝缘杆对小球的作用力？
答案
（1）因为由A到B过程中电场力做正功，所以电势能减小．减小的电势能等于电场力做功：△EP=W=qEl
（2）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=
mv2-01 2
EK=
mv2=mgl+qEl1 2
（3）整理得：v=
，即小球在最低点的速率．2(mg+qE)l m
在最低点由牛顿第二定律得：T-mg=mv2 l
将v代人公式，整理得：T=3mg+2Eq
故最低点绝缘杆对小球的作用力T=3mg+2Eq．
答：：（1）电势能减小．减小的电势能等于电场力做功为W=qEl
（2）小球运动到最低点的动能为mgl+qEl
（3）在最低点时绝缘杆对小球的作用力为3mg+2Eq．