题目内容

4.如图所示,A、B、C、D为正四面体的四个顶点,A、B、C在同一水平面上,在A 点放置一个电量为+Q的点电荷,在 B点放置一个电量为-Q的点电荷.一根光滑绝缘杆沿CD固定,杆上穿有带电量为+q的小球.让小球从D点由静止开始沿杆下滑,则关于小球从D滑到C点的过程中,下列判断正确的是(  )
A.电场力先减小后增大B.电场力先做负功后做正功
C.小球机械能先增加后减小D.小球做匀加速运动

分析 +Q和-Q是等量异种电荷,其电场线和等势面具有对称性,通过ab连线的中垂面是一等势面,c、d在同一等势面上,电势相等,根据对称性分析c、d场强关系.根据电势的变化,分析电场力做功情况,再分析小球机械能的变化情况,以及小球的运动情况.

解答 解:A、+Q和-Q是等量异种电荷,根据其电场线的分布情况和对称性可知,小球从D滑到C点的过程中,离两个点电荷连线AB的距离先减小后增大,电场强度先增大后减小,则小球受到的电场力先增大后减小,故A错误;
BC、通过AB连线的中垂面是一等势面,C、D在同一等势面上,CD连线上电势处处相等.则小球在下滑过程中,电场力始终不做功,由功能关系知,小球的机械能不变,故BC错误;
D、小球所受的电场力垂直于CD连线,且沿水平方向,与杆的弹力保持平衡,所以小球的合力等于重力沿杆向下的分力,因此小球做匀加速运动.故D正确.
故选:D.

点评 本题要掌握等量异种电场线和等势线分布情况,抓住对称性,关键要知道通过AB连线的中垂面是一个等势面.

练习册系列答案
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9.如图1为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图,盘和重物的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用盘和重物总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.

(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端定滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是B(填写所选选项的序号).
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在盘和重物的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
B.将长木板的右端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去盘和重物,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.
C.将长木板的右端垫起适当的高度,撤去纸带以及盘和重物,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动.
(2)图2中是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,量出相邻的计数点之间的距离分别为x1、x2、x3、x4、x5、x6.已知相邻的计数点之间的时间间隔为T,则小车的加速度a是$\frac{({x}_{6}-{x}_{3})+({x}_{5}-{x}_{2})+({x}_{4}-{x}_{1})}{9{T}^{2}}$.
(3)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是C(填选项字母).
A.M=20g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=“20“g、40g、60g、80g、100g、120g
(4)该实验小组以测嘚的加速度a为纵轴,盘和重物的总重力为F为横轴,作出的图象如图3中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F′,作a-F′图如图3中图线2所示,则图象不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,对于图象上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,其原因是钩码的质量未远小于小车的质量.

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