题目内容
一个质量为m,电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔,竖直高度相等,有电场区水平方向无限长.不计空气阻力,在竖直方向小球的速度一直向下.下了说法正确的是( )
A、水平方向小球速度不变 | ||
B、若电场强度大小为
| ||
C、若电场强度大小为
| ||
D、小球经过每个电场区过程机械能的减少量相同 |
分析:将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,其水平方向不受外力,做匀速直线运动,竖直方向在无电场区做匀加速运动,有电场区也做匀变速运动,但加速度不同,运用速度时间关系公式分析,可以得到小球在竖直方向的运动规律.
解答:解:A、将小球的运动沿着水平方向和竖直方向正交分解,水平方向不受外力,以v0做匀速直线运动,故A正确;
B、竖直方向,在无电场区只受重力,加速度为g,竖直向下,有电场区除重力外,还受到向上的恒定的电场力作用,加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向;
当电场强度等于
时,电场力等于mg,故在电场区小球所受的合力为零,竖直分运动是匀速运动;
在无电场区小球匀加速运动,故经过每个电场区,小球的速度均不等,因而小球经过每一电电场区的时间均不相等,故B错误;
C、当电场强度等于
时,电场力等于2mg,故在电场区小球所受的合力大小等于mg,方向竖直向上,加速度大小等于g,方向竖直向上,根据运动学公式,有:
经过第一个无电场区y=
gt12
v1=gt1
经过第一个电场区
y=v1t-
gt22
v2=v1-gt
由①②③④联立解得
t1=t2
v2=0
接下来小球的运动重复前面的过程,即每次通过无电场区都是自由落体运动,每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动;故小球经过每个无电场区的时间相同,故C正确;
D、机械能的减少量等于克服除重力外其余力做的功,由于每个电场区的电场力都相同,故小球经过每个电场区过程机械能的减少量相同,故D正确;
故选:ACD.
B、竖直方向,在无电场区只受重力,加速度为g,竖直向下,有电场区除重力外,还受到向上的恒定的电场力作用,加速度的大小和方向取决于合力的大小和方向;
当电场强度等于
mg |
q |
在无电场区小球匀加速运动,故经过每个电场区,小球的速度均不等,因而小球经过每一电电场区的时间均不相等,故B错误;
C、当电场强度等于
2mg |
q |
经过第一个无电场区y=
1 |
2 |
v1=gt1
经过第一个电场区
y=v1t-
1 |
2 |
v2=v1-gt
由①②③④联立解得
t1=t2
v2=0
接下来小球的运动重复前面的过程,即每次通过无电场区都是自由落体运动,每次通过电场区都是末速度为零匀减速直线运动;故小球经过每个无电场区的时间相同,故C正确;
D、机械能的减少量等于克服除重力外其余力做的功,由于每个电场区的电场力都相同,故小球经过每个电场区过程机械能的减少量相同,故D正确;
故选:ACD.
点评:本题将小球的运动沿水平方向和竖直方向正交分解后,对于竖直方向的运动,关键是找出小球的运动的一般规律,然后分析计算.
练习册系列答案
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真空中有一个电荷量为Q的点电荷固定不动.另一个质量为m,电荷量为-q的质点(其重力可忽略不计),在点电荷Q对它库仑力的作用下,绕Q作半径为r、周期为T的匀速圆周运动.
试证明:
=
.
试证明:
r3 |
T2 |
kqQ |
4π2m |
如图所示,在地面上方的水平匀强电场中,一个质量为m、电荷量为+q的小球,系在一根长为L的绝缘细线一端,可以在竖直平面内绕O点做圆周运动.AB为圆周的水平直径,CD为竖直直径.已知重力加速度为g,电场强度E=
.下列说法正确的是( )
mg |
q |
A、若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则它运动的最小速度为
| ||
B、若小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,则小球运动到B点时的机械能最大 | ||
C、若将小球在A点由静止开始释放,它将在ACBD圆弧上往复运动 | ||
D、若将小球在A点以大小为
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