问题
选择题
如图,在水平匀强电场中,一根轻质绝缘杆两端分别固定着带有等量异种电荷的小球,当杆处于与电力线成60°角位置时,带电小球受到的电场力对杆的中点O的力矩为M.若让轻杆绕中点O由平行位置转至60°角位置,带电小球克服电场力做的功为( )
A.
M1 2
B.
M3 3
C.
M3 2
D.3M
答案
根据题意得:
M1=F1•L1=Eq
sinαd 2
M2=F2•L2=Eq
sinαd 2
因两力矩均使杠杆逆时针转动,则总力矩M=M1+M2=Eqdsin60°①;
电场力对带正电的小球做负功,则带正电的小球克服电场力做功W1=qE
(1-cosα).电场力对带负电的小球做负功,则带负电的小球克服电场力做功W2=qE1 2
(1-cosα).1 2
所以转动中带电小球克服电场力做功为W=W1+W2=qEl(1-cos60°)②.
由①②解得:W=
M3 3
故选B