Question

如圖所示，在固定的帶電小球A的正上方有一豎直的絕緣光滑細(xì)桿，細(xì)桿上套一個(gè)帶電的小環(huán)，其內(nèi)徑略大于細(xì)桿的直徑。小環(huán)在B處時(shí)有向下的加速度，若小球從B處開始以一定的初速下落，到C處速度恰好為零（在運(yùn)動(dòng)過程中，A、B電量不變）。則下列說法正確的是

A．小球和小環(huán)一定帶異種電荷

B．小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)加速度一定最大

C．小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能一定最小

D．小環(huán)在B、C連線中點(diǎn)時(shí)速度一定最大

 

Answer 1

【答案】

B

【解析】

試題分析：因小環(huán)在B處時(shí)有向下的加速度，到C處速度恰好為零，所以小環(huán)在下落過程中受豎直向下的重力和豎直向上的庫侖力，小球和小環(huán)帶同種電荷，故A錯(cuò)誤；庫侖力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，對(duì)小環(huán)一直做負(fù)功，由功能關(guān)系知，小環(huán)具有的電勢(shì)能一直增加，所以小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能最大，故C錯(cuò)誤；根據(jù)庫侖定律，小環(huán)在下落過程中庫侖力逐漸增大，小環(huán)先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合力為零，即加速度為零時(shí)速度最大，此位置距A球的距離不變，當(dāng)初速度較大時(shí)速度最大位置在B、C連線中點(diǎn)的上方，當(dāng)初速度較小時(shí)速度最大位置在B、C連線中點(diǎn)的下方，也可能在B、C連線的中點(diǎn)，故D錯(cuò)誤；設(shè)小環(huán)距A的距離為ｒ由庫侖定律得：，作出圖象如圖所示，設(shè)小環(huán)在關(guān)于合力為零的位置對(duì)稱的上下兩點(diǎn)時(shí)所受的合力分別為、，由圖可知，，所以假設(shè)在合力為零的位置上方某位置由靜止釋放小環(huán)，加速時(shí)間一定大于減速時(shí)間，作出圖象如圖所示，在圖象中圖線的斜率表示小環(huán)的加速度，由圖可知，小環(huán)在C點(diǎn)時(shí)加速度一定最大，故B正確．所以選B．

??????

考點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系的理解和應(yīng)用、電場(chǎng)力做功、庫侖定律．