题目内容
质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落,在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场,再经过t秒小球又回到A点。不计空气阻力且小球从末落地,则
A.整个过程中小球电势能变换了![]() |
B.整个过程中小球动量增量的大小为2mgt |
C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2 |
D.从A点到最低点小球重力势能变化了![]() |
BD
解:A、小球先做自由下落,然后受电场力和重力向下做匀减速到速度为0,再向上做匀加速回到A点.
设加上电场后小球的加速度大小为a,规定向下为正方向.
整个过程中小球的位移为0,运用运动学公式:
gt2+gt×t-
at2=0
解得a=3g,
根据牛顿第二定律:F合=F电-mg=ma
所以电场力是重力的4倍为4mg,
根据电场力做功量度电势能的变化
w电=-△Ep
w电=F电?x=4mg×
gt2=2mg2t2
所以整个过程中小球电势能减少了2mg2t2.故A错误.
B、规定向下为正方向,根据动量定理得:
△p=mgt-3mgt=-2mgt,所以整个过程中小球动量增量的大小为2mgt,故B正确;
C、小球减速到最低点动能为0,
所以从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化与从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化相等.
小球从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化为
mg2t2 故C错误.
D、根据重力做功与重力势能变化的关系得:
从A点到最低点重力势能变化了mg×(
gt2+
×
gt2)=
mg2t2. 故D正确.
故选BD.
设加上电场后小球的加速度大小为a,规定向下为正方向.
整个过程中小球的位移为0,运用运动学公式:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
解得a=3g,
根据牛顿第二定律:F合=F电-mg=ma
所以电场力是重力的4倍为4mg,
根据电场力做功量度电势能的变化
w电=-△Ep
w电=F电?x=4mg×
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
所以整个过程中小球电势能减少了2mg2t2.故A错误.
B、规定向下为正方向,根据动量定理得:
△p=mgt-3mgt=-2mgt,所以整个过程中小球动量增量的大小为2mgt,故B正确;
C、小球减速到最低点动能为0,
所以从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化与从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化相等.
小球从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化为
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
D、根据重力做功与重力势能变化的关系得:
从A点到最低点重力势能变化了mg×(
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219150327.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219025338.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824124219010390.png)
故选BD.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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