如图所示,A、B两个带电小球的质量均为m,所带电量分别为+q和-q,两球间用绝缘细线连接,A球又用绝缘细线悬挂在天花板上,细线长均为L.现在两球所在的空间加上一方向向左的匀强电场,电场强度E=mgq,由于有空气阻力,A、B两球最后会达到新的平衡位置,则在这个过程中,两个小球(  )A. 总重力势能增加了2−22mgLB. 总重力势能增加了22mgLC. 总电势能减少了2−22mgLD. 总电势能减少了22mgL

问题描述:

如图所示,A、B两个带电小球的质量均为m,所带电量分别为+q和-q,两球间用绝缘细线连接,A球又用绝缘细线悬挂在天花板上,细线长均为L.现在两球所在的空间加上一方向向左的匀强电场,电场强度E=

mg
q
,由于有空气阻力,A、B两球最后会达到新的平衡位置,则在这个过程中,两个小球(  )
A. 总重力势能增加了
2−
2
2
mgL

B. 总重力势能增加了
2
2
mgL

C. 总电势能减少了
2−
2
2
mgL

D. 总电势能减少了
2
2
mgL


A、B加上电场后B球向左运动,达到平衡后,由于qE=mg,由平衡条件对整体研究可知,A球不动,B球向左偏转45°,上升的高度为h=L(1-cos45°),则总重力势能增加了△EP=mgh=

2−
2
2
mgL.故A正确,B错误.
C、D、B球沿电场力方向移动的距离为d=
2
2
L
,则总电势能减少了qEd=
2
2
mgL
.故C错误,D正确.
故选AD
答案解析:加上电场后B球向左运动,达到平衡后,对整体由平衡条件得知,A球不动,B球向左偏转45°,上升的高度为h=L(1-cos45°),即可求出重力势能的增加量和电势能的变化量.
考试点:电势能;机械能守恒定律.
知识点:本题的解题关键是确定平衡后两球的位置,再根据重力做功和电场力做功,研究重力势能和电势能的变化.