问题
问答题
如图所示，水平放置的平行金属板的N板接地，M板电势为+U，两板间距离为d，d比两板的尺寸小很多，在两板之间有一长为2l的绝缘轻杆，可绕杆的水平固定轴O在竖直面内无摩擦地转动，O为杆的中点．杆的两端分别连着小球A和B，它们的质量分别为2m和m，它们的带电量分别为+q和-q．当杆由图示水平位置从静止开始转过900到竖直位置时，已知重力加速度为g，求：
（1）两球的电势能的变化；
（2）两球的总动能；
（3）杆对A球的作用力．
答案
（1）电场中的场强为：E=U d
电场力对两球做的功为：WE=2qEl=2qUl d
电势能的减小量为：
=△Ep 2qUl d
（2）两球减少的重力势能：WG=mgl
由能量转化与守恒定律得，有：WG+WE=Ek
解得：Ek=mgl+2qUl d
（3）根据（2）问，有：
•2mv2+1 2
mv2=mgl+1 2 2qUl d
A球在最低点，由牛顿第二定律，有：
F-2mg-
=2mqU d v2 l
解得：F=
+10mg 3 11qU 3d
答：（1）两球的电势能的变化量是
；2qUl d
（2）两球的总动能是mgl+
；2qUl d
（3）杆对A球的作用力大小是
+10mg 3
．11qU 3d