题目内容

6.如图所示,内壁光滑的绝缘直细管AC与水平面成30°角固定放置,在与细管同一竖直平面内的P处固定点电荷+Q,P,A连线水平,B是AC的中点,PB⊥AC,电荷量为一q的带电小球从管中A处由静止释放,刚释放时加速度大小为a(a<g),重力加速度为g.则在十Q产生的电场中(  )
A.A点的电势高于B点的电势
B.B点的电场强度大小是A点的2倍
C.小球运动到C处时的加速度大小为g-a
D.小球从A运动到C的过程中电势能先增大后减小

分析 由正点电荷电场线的分布,结合沿着电场线方向电势降低,分析电势的高低;根据点电荷电场强度的公式,分析场强关系;根据电场力做功的正负来确定电势能高低;由牛顿第二定律,结合库仑定律,即可求解C处加速度.

解答 解:A、正点电荷的电场线发散型,由于沿着电场线方向,电势降低,因此A点的电势低于B点的电势,故A错误;
B、结合几何关系知:PA=2PB,由点电荷电场强度公式E=$\frac{kQ}{{r}^{2}}$,可知,电场强度的大小与间距的平方成反比,则B点的电场强度大小是A点的4倍,故B错误;
C、在A处时小球的加速度为a,对A点受力分析,电场力、重力与支持力,由力的合成法则可知,合外力由重力与电场力沿着细管方向的分力之和提供的;
当在C处时,小球仍受到重力、电场力与支持力,合外力是由重力与电场力沿着细管方向的分力之差提供的,即为g-a.故C正确.
D、根据电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增加,可知:小球带负电,从A到C的过程中,电场力先做正功,后做负功,则电势能先减小后增大,故D错误;
故选:C.

点评 本题考查点电荷的电场强度公式,掌握矢量的合成法则,注意电场力做功与电势能的变化关系,理解牛顿第二定律与力的平行四边形定则的综合应用.

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