Question

如圖所示，水平放置的平行金屬板的N板接地，M板電勢為＋U，兩板間距離d，d比兩板的尺寸小很多，在兩板中間有一長為2l(2l＜d)的絕緣輕桿，可繞水平固定軸O在豎直面內無摩擦地轉動，O為桿的中點．桿的兩端分別連著小球A和B，它們的質量分別為2m和m，電荷量分別為＋q和－q.當桿從圖示水平位置由靜止開始轉過90°到豎直位置時，不考慮A、B兩小球間的庫侖力，已知重力加速度為g，求：

(1)兩小球電勢能的變化；
(2)兩小球的總動能．

Answer 1

(1)減少了　(2)

試題分析：(1)電場力做功量度為電勢能的變化，則
＝－ΔE_p
即兩球電勢能減少了.
(2)設兩小球在豎直位置時的總動能為E_k，取兩小球及桿為研究對象，在桿由圖示水平位置從靜止開始轉過90°的過程中，由動能定理，得
2mgl－mgl＋＝E_k
故E_k＝.
點評：本題整合了能量守恒定律、牛頓運動定律在電場中運動的應用，要求同學們能選取適當的過程運用能量守恒定律解題，難度適中．