旋转过程中带电小球位置未变电场力不做功因此带电小球的电势能不变。你若认为该同学的结论正确计算该电势能你若认为该同学的结论错误说明理由并求W1与W2。
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f【解题指南】解答本题注意以下两点1杆受到的重力力矩与球受到的电场力力矩平衡2当板旋转α角度时板间电场强度发生变化电场的零势能面改变带电小球的电势能也改变。【解析】1设杆长为L杆受到的重力力矩与球受到的电场力力矩平衡Gsi
30解得G
2qU1dL2qU1Lsi
30①d
2金属板转过α角后同样满足力矩平衡有
GqU2Lsi
30Lsi
45②2dcos15
联立①②式解得U2
si
30cos1531U1U1si
454
3该同学的结论错误。因为上板接地当板旋转α角度时板间电场强度发生变化电场的零势能面改变了带电小球所在处相对零势能面的位置也改变了。所以带电小球的电势能也改变了。设带电小球与零势能面间的电势差为U′金属板转动前U1电势能W1qU1
Lcos303U1U1d4
3qU1。4
Lcos451U2U1dcos154
金属板转动后U2
14
电势能W2qU2qU1。答案1
2qU12d
31U13见解析4
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