电场力做功正负判断 判断电场力做正功还是负功

一、呈现

题目：如图所示，一绝缘轻质细绳长为l，一端固定于O点，另一端系着一带电小球，该小球所带电荷量为-q。整个装置置于水平方向的匀强电场中，电场强度为E。小球在竖直平面内做圆周运动，其中a、b为圆周的最高点与最低点，c、d为圆周上与O点等高的两点。根据物理定律和原理，选择正确的一项是（ ）

A. 小球在d点时机械能最大

B. 小球在c点时机械能最大

C. 小球从a点到d点过程中电场力做功为Eql

D. 小球从a点到b点过程中电场力做正功

二、考点解读

本题主要考察了机械能守恒定律或非守恒定律、能量的转化思想，以及电场力做功的特点和计算方法。

三、详细解析

分析：在电场和重力场共同作用下，小球在竖直平面内进行非匀速圆周运动。在此过程中，小球的机械能和电势能会有所转化。为了深入理解每个选项，我们将逐一进行分析。

选项A与B：

关键在于判断小球机械能最大的位置。这里提供两种思考方法：

方法一：根据机械能守恒或非守恒原理，除重力和弹簧弹力外，其他力做功将导致系统机械能发生变化。由于电场力的存在，小球的机械能可能发生变化。电场力对小球做功的情况将决定机械能的变化。

在整个运动过程中，由于小球带负电，所受电场力方向向左。假设以c点作为起始位置，小球在运动一周内，电场力始终做负功，意味着在其他位置小球的机械能将小于c点的机械能。c点的机械能最大。

方法二：从能量守恒的角度考虑，小球的机械能最大时，其电势能应最小。由于小球带负电，电势最高的位置即为电势能最小的位置。需要找出电势最高的位置来判断机械能的最大值。

综合两种方法，可以得出结论：A选项错误，B选项正确。

选项C：

从小球从a点到d点的过程来看，电场力做负功。计算功的大小为Eql。但要注意，描述做功情况时应说明是做了-Eql的功，因此C选项描述不准确。

选项D：

分析a点和b点的电势。由于两点的电势相等，电场力在a点到b点间做功为零。因此D选项描述不正确。

本题正确答案为B。

四、思考题

请思考：小球在什么位置时，其动能达到最大或最小？

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