如圖所示,光滑絕緣細(xì)桿豎直放置,它與以正電荷Q為圓心的某圓交于B、C兩點(diǎn),質(zhì)量為m、帶電荷量-q的有孔小球從桿上A點(diǎn)無初速度下滑,已知q
Q,AB=h,小球滑到B點(diǎn)時(shí)的速度大小為
求:
(1)小球由A到B的過程中電場力做的功;
(2)A、C兩點(diǎn)的電勢差
![]()
(1)小球由A到B的過程中電場力做功![]()
(2)A、C兩點(diǎn)電勢差為![]()
因?yàn)镼是點(diǎn)電荷,所以以Q為圓心的圓面是一個(gè)等勢面,這是一個(gè)重要的隱含條件。由A到B過程中電場力是變力,所以不能直接用W=Fs來解,只能考慮應(yīng)用功能關(guān)系。
(1)因?yàn)闂U是光滑的,所以小球從A到B過程中只有兩個(gè)力做功:電場力的功WAB和重力的功mgh,由動(dòng)能定理得:
WAB+mgh=
,
代入已知條件vB=
得電場力做功
![]()
(2)因?yàn)锽、C在同一個(gè)等勢面上
所以φB=φc,即UAB=UAC
由 WAB=qUAB
得 UAB=UAC=
= ![]()
故A、C兩點(diǎn)電勢差為![]()
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