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精英家教网如图所示为竖直平面内的直角坐标系.一个质量为m的带电小球处在区域足够大的匀强电场中,匀强电场的方向在直角坐标系xoy平面内.带电小球在电场力F和重力的作用下,从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下做直线运动,且直线OA与y轴负方向成θ角(θ<90°).不计空气阻力,重力加速度为g.则小球在运动过程中,下列说法错误的是(  )
A、带电小球所受的合力一定做正功B、带电小球的机械能一定增大C、当F=mgtanθ时,带电小球的机械能可能减小,也可能增大D、当F=mgsinθ时,带电小球的电势能一定不变
分析:带电小球只受重力和电场力F,由于小球做直线运动,合力方向与OA共线,结合平行四边形定则分析即可.
解答:精英家教网解:A、由题意,结合受力图可知,带电小球所受的合力一定做正功,故A正确;
B、带电小球只受重力G和电场力F,小球做直线运动,合力方向与OA共线,如图
当电场力与OA垂直时,电场力最小,根据几何关系,有:
F=Gsinθ=mgsinθ,
F的方向与OA垂直,电场力F做功为零,所以小球的机械能守恒,则带电小球的电势能一定不变,故B错误,D正确.
C、若F=mgtanθ,由于mgtanθ>mgsinθ,故F的方向与OA不再垂直,有两种可能的方向,F与物体的运动方向的夹角可能大于90°,也可能小于90°,即电场力F可能做负功,也可能做正功,重力做功不影响机械能的变化,故根据功能定理,物体机械能变化量等于力F做的功,即机械能可能增加,也可能减小,故C正确.
本题选择错误的,故选:B.
点评:本题关键是对物体受力分析后,根据平行四边形定则求出电场力F的大小和方向,然后根据功能关系判断,注意电场力与速度的夹角是解题的关键.
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