题目内容

20.如图所示,Q1、Q2为真空中的两等量异种点电荷,Q1带正电,Q2带负电,两点电荷的连线沿水平方向,有一根足够长的光滑绝缘杆位于两电荷连线的正上方,且与连线平行,一带负电的圆环A穿在光滑的杆上,圆环的半径略大于杆,给圆环一初速度,使其自左向右依次通过a、b、c三点,已知ab=bc,且b点位于Q1、Q2连线的中垂线上,a,c两点离电荷Q1,Q2较远,则下列说法正确的是(  )
A.当圆环位于b点的左侧时,杆对环的弹力方向先是竖直向上后是竖直向下的
B.圆环从a运动至b的过程中,速度先增大后减小
C.圆环经过b点时的动能最小
D.圆环在a点的电势能大于在c点的电势能

分析 在等量异种电荷的电场中,离正电荷近的点电势高,离负电荷近的点电势低,两电荷连线中垂线上各点电势为0,电荷在电场中的电势能Ep=qφ,圆环运动中动能电势能总和不变,可以断定速度变化情况.

解答 解:A、因圆环在b点左侧受重力和静电力方向均有向下作用,杆的弹力方向始终向上,A项错误;
B、因a点离电荷较远,电势较低,杆上ab之间离电荷最近处电势最高,由电势能公式Ep=qφ可知从a向b时圆环电势能先减小后增大,故动能先增大后减小,B项正确;
C、由b向c右运动时动能先减小后增大,C项错误;
D、a点电势为正,c点电势为负,电荷为负电荷,故圆环在c点电势能大于a点,D项错误.
故选:B

点评 重点是熟悉等量异种点电荷的电场中各点的电场强度和电势,再结合受力分析、做功和能量变化知识求解.

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