题目内容
【题目】如图所示，水平面内的等边三角形ABC的边长为L，顶点C恰好位于光滑绝缘直轨道CD的最低点，光滑直导轨的上端点D到A、B两点的距离均为L，D在AB边上的竖直投影点为O，一对电荷量均为－Q的点电荷分别固定于A、B两点。在D处将质量为m、电荷量为+q的小球套在轨道上，由静止开始释放。已知静电力常量为k、重力加速度为g，且
(忽略空气阻力及小球对原电场的影响) ，则
A. 小球刚到达C点时，其动能为
B. 小球刚到达C点时，其加速度为零
C. A、B两处的电荷在D点产生的场强大小为
D. 小球沿直轨道CD下滑过程中，其电势能先减小后增大
【答案】BD
【解析】
根据矢量合成的方法，结合库仑定律即可求出D点的电场强度；对C点的小球进行受力分析，结合库仑定律即可求出小球在C点的加速度；根据功能关系即可求出小球到达C的动能；根据等量同种点电荷的电场的特点分析各点的电势的变化，然后结合电势与电势能的关系分析小球的电势能的变化。
A项：由于C与D到A、B的距离都等于L，结合等量同种点电荷的电场特点可知，C点与D点的电势是相等的，所以小球从D到C的过程中电场力做功的和等于0，则只有重力做功，小球的机械能守恒，得
由几何关系可得：
小球的动能：
，故A错误；
B项：由几何关系得：
，则：∠OCD=45°
对小球进行受力分析，其受力的剖面图如图：
由于C到A、B的距离与D到A、B的距离都等于L，结合A的分析可知，C点的电场强度的大小与D点的电场强度的大小相等，方向指向O点，即：
沿斜面方向：mgcos45°-Fcos45°=ma
垂直于方向：mgsin45°+Fsin45°=N
其中F是库仑力，
联立以上三式得：a=0．故B正确；
C项：负电荷产生的电场指向负电荷，可知两个负电荷在D处的电场强度分别指向A与B，由于两个点电荷的电量是相等的，所以两个点电荷在D点的电场强度的大小相等，则它们的合场强的方向沿DA、DB的角平分线；
由库仑定律，A、B在D点的场强的大小：
它们的合场强：ED=EAcos30°+EBcos30°=
，故C错误；
D项：由几何关系可知，在CD的连线上，CD连线的中点处于到A、B的距离最小，电势最低，小球带正电，所以小球在CD的连线中点处的电势能最小。则小球沿直轨道CD下滑过程中，其电势能先减小后增大。故D正确。
故选：BD。
应用题作业本系列答案
暑假作业暑假快乐练西安出版社系列答案
