题目内容

4.某空间区域的竖直平面内存在电场,其中竖直的一条电场线如图1中虚线所示.一个质量为m、电荷量为q的带正电小球,在电场中从O点由静止开始沿电场线竖直向下运动.以O为坐标原点,取竖直向下为x轴的正方向,小球的机械能E与位移x的关系如图2所示.则(不考虑空气阻力)(  )
A.电场强度大小恒定,方向沿x轴负方向
B.从O到x1的过程中,小球的速率越来越大,加速度越来越大
C.从O到x1的过程中,相等的位移内,小球克服电场力做的功越来越大
D.到达x1位置时,小球速度的大小为$\sqrt{\frac{2({E}_{1}-{E}_{0}+mg{x}_{1})}{m}}$

分析 从图象中能找出电场力的做功情况,根据电场力的做功情况判断出受力,继而判断出电场,在利用牛顿第二定律求的加速度

解答 解:A、物体的机械能先减小,后保持不变,故电场力先做负功,后不做功,故电场强度方向向上,再根据机械能的变化关系可知,电场力做功越来越小,故电场强度不断减小,故A错误;
B、根据牛顿第二定律可知,物体受重力与电场力,且电场力越来越小,故加速度越来越大,速度越来越大,故B正确;
C、由于电场力越来越小,故相等的位移内,小球克服电场力做的功越来越小,故C错误;
D、根据动能定理可得$mg{x}_{1}+{E}_{1}-{E}_{0}=\frac{1}{2}m{v}^{2}-0$得$v=\sqrt{\frac{2({E}_{1}-{E}_{0}+mg{x}_{1})}{m}}$,故D正确;
故选:BD

点评 本题主要考查了电场力做功与与物体机械能的变化关系,明确电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电场力增加即可.

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