Question

如图所示，在场强为E=104N/C的水平匀强电场中，有一根长L=15cm的细线

如图所示，在场强为E=104N/C的水平匀强电场中，有一根长L=15cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3g，带电量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放。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点时的速度为多大？绳子张力为多大？

Answer 1

(1)重力势能：3x10-3J,电势能：-4.5x10-3J
(2)电势能：3x10-3J，电势：1.5x10(3)V
(3)速度：1m/s,拉力：5x10(-2)N

Answer 2

1） 重力势能的改变量 WG=mgl=3*10^3*10*15*10^-2J=4.5*10^-3J

电势能的改变量 Wp=qEl=2*10^-6*10^4*15*10^-2J=3*10^-2J

2） EPB=3*10^-3J

φB=EPB/q=3*10^-3/2*10^-6V=1.5*10^3V
3） 重力做正功，电场力做负功，根据动能定理

则 mgl-Eql=1/2mv^2

3*10^-3*10-10^4*2*10^-6*15*10^-2=1/2*3*10^3*v^2
v=1m/s