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真空中存在空间范围足够大、水平方向的匀强电场.若将一带正电油滴在电场中的A点以一定的初速度竖直向上抛出,途经最高点B及与A点同一水平面的C点.已知该油滴受到的电场力与重力大小相等,假设在运动过程中油滴的电量保持不变,空气阻力忽略不计,则在下列对带电油滴运动的描述中正确的是(  )
分析:将油滴的运动分解为水平方向和竖直方向,在水平方向上仅受电场力,做初速度为零的匀加速直线运动,在竖直方向上,做竖直上抛运动.根据机械能守恒的条件判断机械能是否守恒.根据两分运动的规律以及动能定理判断A、B动能以及A、C动能的关系.
解答:解:A、在运动的过程中,除重力以外,还有电场力做功,所以机械能不守恒.故A错误.
B、小球在水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动,在竖直方向上做竖直上抛运动.因为电场力与重力相等,所以两个分运动的加速度大小相等,在上升到最高点的过程中,竖直方向上分速度为零,根据运动学公式知,两个分运动的位移相等,所以重力做负功和电场力做正功大小相等,根据动能定理,做功的代数和为零,所以动能变化为零,即A、B动能相等.故B正确.
C、在水平方向,A到B与B到C的时间相等,则A到B的水平位移是B到C的水平位移的三分之一,因为A到B重力做负功和电场力做正功大小相等,所以A到C电场力做功时A到B重力做功的4倍,根据动能定理知,在A点动能是C点的五分之一.故C错误.
D、A到B的水平位移是B到C的水平位移的三分之一,则电场力做功为1:3,所以电势能变化量不等.故D错误.
故选C.
点评:解决本题的关键知道小球在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合动能定理和运动学公式进行求解.
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