题目内容
3.如图所示,竖直向下的匀强电场中,绝缘轻质弹簧直立于地面上,上面放一个质量为m的带负电小球,小球与弹簧不连接.现将小球向下压到某位置后由静止释放,若小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中,重力和电场力对小球做功分别为W1和W2,小球离开弹簧时速度为v,不计空气阻力,则上述过程中( )A. | 带电小球和弹簧组成的系统机械能守恒 | |
B. | 带电小球电势能减小W2 | |
C. | 弹簧弹性势能最大值为W1+$\frac{1}{2}$mv2-W2 | |
D. | 弹簧弹性势能减少量为W2+W1 |
分析 小球上升的过程中,重力、电场力和弹簧的弹力做功,根据动能定理得出弹力做功,其数值等于弹簧弹性势能的最大值.电场力做正功,小球的电势能减小.重力做负功,重力势能增加.电场力做功等于机械能的增加.
解答 解:A、重力和弹簧弹力以外的力做功,等于系统机械能的增加,即电场力做功等于系统机械能的增加,所以系统的机械能增加W2.故A错误;
B、电场力做多少正功,电势能减少多少,所以带电小球电势能减小W2.故B正确;
C、小球上升的过程中,由动能定理:W弹+W2-W1=$\frac{1}{2}$mv2,得到W弹=W1-W2+$\frac{1}{2}$mv2,而弹簧弹性势能最大值与弹簧做功W弹相等.故C正确;
D、弹簧弹性势能的减少量与弹簧做功W弹相等,即△EP=W1-W2+$\frac{1}{2}$mv2.故D错误.
故选:BC.
点评 本题考查对功能关系的理解,并用来分析问题.常见的几对功与能关系:重力做功与重力势能变化有关,电场力做功与电势能的变化有关,重力和弹簧弹力以外的力做功,等于系统机械能的变化量.
练习册系列答案
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