Question

如图所示，在重力加速度为g的空间，有一带电量为+Q的场源电荷置于O点，B、C为以O为圆心，半径为R的竖直圆周上的两点，A、B、O在同一竖直线上，AB=R，O、C在同一水平线上．现在有一质量为m，电荷量为-q的有孔小球，沿光滑绝缘细杆AC从A点由静止开始下滑，滑至C点时的速度的大小为

5gR

，下列说法正确的是（　　）

• A．从A到C小球做匀加速直线运动
• B．从A到C小球的机械能守恒
• C．A、C两点间的电势差为-

  mgR

  2q

• D．若从A点沿ABO自由释放，则下落到B点时的速度大小为

  3Rg

Answer 1

分析：小球由A到C的过程中，做功的力有重力和库仑力．由点电荷周围形成的电场特点可知，小球从A到C过程中，电场力是发生变化的，故可知小球不会做匀加速直线运动．因有库仑力做功，所以机械能不守恒．由A到C过程中，重力和库仑力做功，由动能定理可求出AC两点间的电势差和由到B是的速度．

解答：解：
A、小球从A到C的过程中，受到重力、库仑力和细杆的支持力三个力的作用，库仑力是变化的，所以库仑力在细杆的方向上的分量也是变化的，沿细杆的方向上合外力不恒定．选项A错误．
B、小球从A到C的过程中，除了重力做功外，还有库仑力做功，所以此过程机械能不守恒．选项B错误．
C、小球从A到C的过程中，重力和库仑力都做功，由动能定理有-qu+2mgR=

1

2

m(

5gR

) 2，解得U=-

mgR

2q

．选项C正确．
D、B和C在同一个等势面上，BC两点的电势相等．小球由A到B的过程中，重力和电场力做功．由动能定理有：
mgh-qu=

1

2

m v2，由C选项可知u= -

mgR

2q

，代入上式得：v=

3gR

，选项D正确．
故答案为CD

点评：重力做功和电场力做功有一个共同的特点，就是与路径无关．重力做功与初末位置的高度差有关；电场力做功与初末位置的电势差有关．
正点电荷形成的电场，电场线是呈放射状的，离点电荷越远，电场强度越小．等势面是一个个的同心球面．此题中，要明确BC两点的电势是相同的．