题目内容

【题目】如图所示,倾角为a的光滑斜面的下端固定一绝缘轻弹簧,M点固定一个带电量为-q的小球Q。整个装置处在场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。现把一个带电量为+q、质量为m的小球P从N点由静止释放,释放后P沿着斜面向下运动。N点与弹簧的上端和N点与M点的距离均为S0。P、Q球心的连线与弹簧的轴线ab共线且与斜面平行。两小球可视为点电荷,弹簧的劲度系数为K0,静电力常量为K,则( )

A. 小球P返回时,可能撞到小球Q

B. 小球PN点的加速度大小为

C. 小球P沿着斜面向下运动的过程中,其电势能可能不断增大

D. 当弹簧的压缩量为时,小球P的速度最大

【答案】BC

【解析】

根据动能定理判断小球P返回速度为零的位置,确定小球能否与小球Q相撞;根据牛顿第二定律求出小球P在N点的加速度;根据电场力做功判断电势能的变化,当小球所受的合力为零时,小球的速度最大.

A. 根据动能定理知,当小球返回到N点,由于重力做功为零,匀强电场的电场力做功为零,电荷Q的电场对P做功为零,则合力做功为零,知道到达N点的速度为零。所以小球不可能撞到小球Q.故A错误;

B. 根据牛顿第二定律得,小球在N点的加速度a=,故B正确;

C. 小球P沿着斜面向下运动过程中,匀强电场的电场力做正功,电荷Q产生的电场对P做负功,两个电场力的合力可能沿斜面向上,电场力可能做负功,则电势能可能增大。故C正确;

D. 当小球所受的合力为零时,速度最大,即+k0x0=qE+mgsinα,则压缩量不等于,故D错误。

故选:BC.

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