题目内容

18.如图所示,充电后的平行板电容器竖直放置,板间一带正电的小球用绝缘细线悬挂于A板上端,若将小球和细线拉至水平位置,由静止释放后小球将向下摆动直至与A板发生碰撞,此过程细线始终处于伸直状态,则此过程中(  )
A.小球的电势能先增大后减小
B.小球的动能一直增大
C.小球受细线的拉力一直在增大
D.小球运动的向心加速度先增大后减小

分析 带电小球在复合场中的摆动类似于单摆,它的受力与运动都可以使用单摆的模型说明,由于小球与A板相碰,则说明速度最大不在偏角45°处,而是大于45°,从而可以确定动能如何变化,向心加速度的变化,及拉力的变化,再根据电场力做功来确定电势能的变化.

解答 解:A、由题意可知,小球在运动过程中,电场力一直做负功,导致电势能一直增加.故A错误;
B、与单摆类比,由对称性可知,小球速度先增加后减小,动能先增大后减小,故B错误;
C、根据牛顿第二定律可得,小球在速度最大时,拉力最大,因此拉力先增加后减小.故C错误;
D、根据向心加速度公式a$\frac{{v}^{2}}{r}$=,可知,当速度变化时,向心加速也变化,因此向心加速度先增大后减小.故D正确.
故选:D.

点评 解决本题的关键对研究对象进行受力分析,并结合单摆的模型来分析,从而算出结果,并掌握电势能、动能、向心加速度、拉力的变化判定的方法.

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