题目内容

【题目】转动动能是物体动能的一种形式,它特指物体围绕某一点或某一轴转动所具有的动能。如图所示的是实验室中一种展示和测量转动动能的装置,一个由四根边长为的绝缘轻质刚性杆组成正方形水平放置,在其四个端点abcd分别固定质量均为m,电量均为q的点电荷,其中a点带负电,其余bcd三点带正电,正方形可绕中心竖直轴在水平面内自由转动。现将正方形装置放入一个水平电场中,初始位置aO连线与电场方向垂直,在电场力作用下,该装置从静止开始发生旋转,测量其转动角速度便可知转动动能。下列分析正确的 不考虑竖直转动轴处的摩擦力

A在电场力作用下装置从静止开始将向顺时针方向转动

B在电场力作用下装置从静止开始会沿逆时针方向连续转圈

C在电场力作用下装置从静止开始转动的最大转动动能

D在电场力作用下装置从静止开始转动的最大角速度

【答案】D

【解析】

试题分析:在图示位置时,b、c、d所受的电场力水平向左,a所受的电场力向右,四个电场力的力矩方向沿逆时针,则装置从静止开始会沿逆时针方向转动当装置转过180°时,电场力对装置做的总功为零,由动能定理可知,装置此时的速率为零此后,装置沿顺时针方向转动,故AB错误;在电场力作用下装置从静止开始转过90°时电场力做功最大,装置的动能最大,角速度最大根据动能定理得:,解得:,最大转动动能为:,故C错误,D正确

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