如图所示,用长为l的绝缘细线拴一个质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点)后悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场E中.将小球拉至使悬线呈水平的位置A后,由静止开始将小球释放,小球从A点开始向下摆动,当悬线转过60°角到达位置B时,速度恰好为零.求:(1)B、A两点的电势差UBA;(2)电场强度E.

问题描述:

如图所示,用长为l的绝缘细线拴一个质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点)后悬挂于O点,整个装置处于水平向右的匀强电场E中.将小球拉至使悬线呈水平的位置A后,由静止开始将小球释放,小球从A点开始向下摆动,当悬线转过60°角到达位置B时,速度恰好为零.求:

(1)B、A两点的电势差UBA
(2)电场强度E.

解.(1)小球从A运动到B的过程,根据动能定理得:
   mglsin60°+qUAB=0-0,
解得A、B两点间的电势差为 UAB=-

3
mgl
2q

B、A两点的电势差UBA=-UAB=
3
mgl
2q

(2)电场强度E=
UBA
d
=
3
mgl
2q
l(1−cos60°)
=
3
mg
q

答:
(1)B、A两点的电势差UBA
3
mgl
2q

(2)电场强度E是
3
mg
q

答案解析:(1)电场力做功与电势差有关,根据动能定理和电场力做功公式W=qU列式,即可求出电势差.
(2)电场强度与电势差的关系是U=Ed,d是两点沿电场线方向的距离.
考试点:匀强电场中电势差和电场强度的关系;动能定理;电场强度;电势差.

知识点:解决本题关键要掌握动能定理和电场力做功W=qU、电场强度与电势差的关系式U=Ed,难度不大.