Question

如右图所示，在场强E＝10⁴ N/C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g、电荷量q＝2×10^{－6 C}的带正电小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，g取10 m/s².求：

(1)小球到达最低点B的过程中重力势能、电势能分别变化了多少？

(2)若取A点电势为零，小球在B点的电势能、电势分别为多大？

(3)小球到B点时速度为多大？绳子张力为多大？

Answer

(1)重力势能减少4.5×10－3 J 电势能增加3×10－3 J

(2)3×10－3 J 1.5×103 V

(3)1 m/s 5×10－2 N

【解析】(1)ΔEp＝－mgl＝－4.5×10－3 J

ΔEp电＝Eql＝3×10－3 J

(2)Ep＝3×10－3 J

Ep＝φBq

φB＝ V＝1.5×103 V

(3)A→B由动能定理得：

mgl－Eql＝mvB2

所以vB＝1 m/s

在B点对小球

FT－mg＝

FT＝5×10－2 N