Question

如图所示，一半径为R的均匀带正电圆环水平放置，环心为O点，质量为m的带正电的小球从O点正上方h高的A点静止释放，并穿过带电环，关于小球从A到关于O的对称点A′过程加速度(a)、重力势能(E_pG)、机械能(E)、电势能(E_p电)随位置变化的图象一定错误的是(取O点为坐标原点且重力势能为零，向下为正方向，无限远电势为零)(　　)

Answer 1

D

本题考查学生对库仑定律的理解与掌握，并要求学生应用牛顿运动定律综合分析力与运动的关系，以及考查了重力势能、机械能、电势能等相关概念。
本题A选项主要是应用牛顿第二定律，根据变化的库仑力讨论加速度的大小，当向上的斥力与带电小球的重力相等时，加速度a=0。当小球在圆盘上方下落时，由于斥力向上且增大，加速度大小开始减小，若受到的最大斥力（带电圆盘对在轴心的带电小球的斥力最大出现在圆盘轴心上方某一位置）还是比重力还小时，加速度就不会为零，接下来因为向上的斥力增大，加速度大小增大；当小球在圆盘下方下落时，小球受到的重力与斥力都向下，且斥力先增大后减小，因此加速度大小先增大后减小。B选项根据E_PG="mgh" 很容易就得出。因为非重力即库仑斥力先对小球做负功后对小球做正功，故机械能先减后增，即C可能正确，那么D的图线说明库仑力为恒力，这是不可能的，因此D不可能。