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精英家教网一个质量为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
mg
q
,则小球经过每一电场区的时间相同
C、若电场强度大小为
2mg
q
,则小球经过每个无电场区的时间相同
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
mg
q
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
2mg
q
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=
1
2
gt12
v1=gt1
经过第一个电场区
y=v1t-
1
2
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.
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.
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