选择题6.0分
物理

8.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=30°,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mgL

B

外力所做的功为

C

带电小球的重力势能减小mgL

D

带电小球的电势能增加

正确答案及相关解析

正确答案

A

解析

从高处到低处,重力势能减少了mgL,C对。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=.①

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.,所以A正确,利用1式可知,,所以B错。电场力做功为W=﹣FL(cosθ+sinθ)=﹣•L(cosθ+sinθ)=﹣qEL( sinθ+cosθ),则小球的电势能增加 qEL( sinθ+cosθ),即D正确。

考查方向

电势能;动能定理的应用;功能关系

解题思路

先求出电场力大小:当小球静止时,细线恰好水平,由平衡条件求出电场力大小和方向。用外力将小球沿圆弧缓慢拉到竖直方向最低点的过程中,动能的变化量为零,根据动能定理求解外力做功。求得电场力做功,分析电势能的变化。