Question

【題目】如圖所示，在場強為E的勻強電場中，一絕緣輕質細桿l可繞O點在豎直平面內自由轉動，A端有一個帶正電的小球，電荷量為q，質量為m．將細桿從水平位置自由釋放，則：

（1）請說明小球由A到B的過程中電勢能如何變化？
（2）求出小球在最低點時的速率．
（3）求在最低點時絕緣桿對小球的作用力．

Answer 1

【答案】
（1）解：因為由A到B過程中電場力做正功，所以電勢能減小

（2）解：由動能定理得：

故小球在最低點的速率

（3）解：在最低點由牛頓第二定律得：

T=3mg+2Eq

故最低點絕緣桿對小球的作用力T=3mg+2Eq．

【解析】（1）根據電場力做功判斷電勢能的變化．（2）小球運動到最低點的過程中，有重力、電場力做功，根據動能定理求出小球在最低點的速率．（3）在最低點，小球受到重力和絕緣桿的拉力，兩個力的合力提供向心力，根據牛頓第二定律求出在最低點時絕緣桿對小球的作用力．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用動能定理的綜合應用的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握應用動能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷．