Question

如圖所示，一個帶電油滴，從O點以速度v向右上方 射入勻強電場中，v的方向與電場方向成α角，測得油滴到達運動軌跡的最高點P時，它的速度大小仍為v，則下列說法正確的是（ ）

A．重力和電場力的合力方向和OP垂直
B．不管油滴帶何種電荷，P點總是在O點的右上方
C．O、P與初速v所成的角度可能為，也可能為
D．到達最高點時，重力和電場力對小球做功的瞬時功率為0

Answer 1

【答案】分析：將液滴的初速度沿水平和豎直方向分解，水平方向勻變速運動，豎直方向上做豎直上拋運動，當速度減為零時，液滴達到最高點；當帶正電時水平方向向右做勻加速直線運動，若帶負電時水平方向向右做勻減速直線運動，后向左做勻加速直線運動．
解答：解：A、將油滴所受的電場力和重力的合力作為油滴的等效重力G′，所以小球的運動為“類斜上拋運動”．因此PO連線相當于在同一“高度”，所以等效的重力垂直于OP連線，故A正確；
B、當油滴帶正電時，電場力向右，則油滴向右上方偏，所以P點在O點的右上方；若油滴帶負電時，電場力向左，則油滴先向右上方偏，后向左上方運動，所以P點在O點的左上方．故B錯誤；
C、將油滴所受的電場力和重力的合力作為油滴的等效重力G′，所以小球的運動為“類斜上拋運動”．（1）若油滴帶正電，則油滴向右做類斜拋運動，軌跡如圖5所示．當油滴運動到最高點P時，速度方向水平，由題意知此時油滴的速度大小仍為v，所以OP兩點均位于x軸上，由類斜拋運動的特點可知速度方向如圖5所示，則2β=α，所以β=，即OP與初速度v的夾角為，而G與Eq的合力G′與x軸垂直，所以選項A正確．（2）若油滴帶負電，則帶電粒子的運動軌跡及速度方向如圖6所示，用同樣的方法可求得OP與初速度v的夾角為，所以選項C正確．
D、在最高點P，等效重力G′與速度v的方向不垂直，所以其瞬時功率不為零，故D錯誤；
故選：AC
點評：本題以帶電液滴在復合場中的運動為背景考查了電勢、電勢差等問題，其關鍵是分析清楚帶電液滴的運動規(guī)律．