如图所示,匀强电场场强大小为E,方向与水平方向夹角为θ(θ≠45°),场中有一质量为m,电荷量为q的带电小球,用长为L的细线悬挂于O点,当小球静止时,细线恰好水平.现用一外力将小
问题描述:
如图所示,匀强电场场强大小为E,方向与水平方向夹角为θ(θ≠45°),场中有一质量为m,电荷量为q的带电小球,用长为L的细线悬挂于O点,当小球静止时,细线恰好水平.现用一外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点,小球电荷量不变,则在此过程中( )
A. 外力所做的功为mgLcotθ
B. 外力所做的功为mgLtanθ
C. 带电小球的电势能增加 2mgLcotθ
D. 带电小球的电势能增加 qEL( sinθ+cosθ)
答
A、B设小球所受的电场力大小为F.当小球静止时,细线恰好水平,由平衡条件得:Fsinθ=mg,得F=
.①mg sinθ
用外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点的过程中,小球沿电场线方向移动的距离为L(cosθ+sinθ),小球动能变化量为零,根据动能定理得
W+mgL-FL(cosθ+sinθ)=0,②
由①②联立得,外力做功为 W=mgLcotθ.故A正确,B错误.
C、D电场力做功为W电=-FL(cosθ+sinθ)=-
•L(cosθ+sinθ)=-qEL( sinθ+cosθ),则小球的电势能增加 qEL( sinθ+cosθ).故C错误,D正确.mg sinθ
故选AD