题目内容
如图所示,一个内壁光滑的绝缘细直管竖直放置.在管子的底部固定一电荷量为Q(Q>0)的带电体.在距离底部点电荷为h2的管口A处,有一电荷量为q(q>0)、质量为m的小球自静止释放,在距离底部点电荷为h1的B处速度恰好为零.现让一个电荷量为q、质量为2m的小球仍在A处自静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g,则该小球( )A.运动到B处的速度为零
B.在下落过程中加速度大小先变小后变大
C.向下运动了位移x=h2-
D.小球向下运动到B点时的速度为
【答案】分析:当点电荷A在自身重力与点电荷间的库仑力作用下,由静止释放后到停止.在此过程中重力做正功,库仑力做负功,且相等.当点电荷变成:电量不变,而改变质量,仍从原位置释放,则由动能定理,可求出停止位置,速度最大的位移及到达B点的速度.
解答:解:A、质量为m点电荷A,从静止释放后开始下落,库仑力越来越大,所以点电荷先加速后减速.则加速度先减小后增大.当到达B点时,点电荷A停止.由动能定理可得:mg(h2-h1)-W库=0-0
W库=mg(h2-h1)
而当换成质量2m点电荷A′时,仍从原来位置静止释放,则点电荷先加速后减速.则加速度先减小后增大.
设停止的位置为B′,则由动能定理可得:2mg(h2-h1′)-W库=0-0
所以h2-h1′=
则速度为零的位置在B点下方.故A错误;
B、而当换成质量2m点电荷A′时,仍从原来位置静止释放,则点电荷先加速后减速.则加速度大小先减小后增大.故B正确;
C、速度最大位置,就是加速度为零的位置.即库仑力与重力相等的位置.
当质量为m 时,设平衡位置距点电荷B的距离为h 则有:
而当质量为2m时,设平衡位置距底部点电荷的距离为h′则有:
所以h′=
则向下运动的位移x=h2-
故C错误;
D、点电荷从静止到B点,由动能定理可得:2mg(h2-h1)-W库=
-0
而 W库=mg(h2-h1) 所以B点时的速度为
故D正确;
故选:BD
点评:本题类似于换成两不带电两小球,且之间放入轻质弹簧,因为库仑力做功与弹簧弹力做功很相似.
解答:解:A、质量为m点电荷A,从静止释放后开始下落,库仑力越来越大,所以点电荷先加速后减速.则加速度先减小后增大.当到达B点时,点电荷A停止.由动能定理可得:mg(h2-h1)-W库=0-0
W库=mg(h2-h1)
而当换成质量2m点电荷A′时,仍从原来位置静止释放,则点电荷先加速后减速.则加速度先减小后增大.
设停止的位置为B′,则由动能定理可得:2mg(h2-h1′)-W库=0-0
所以h2-h1′=
B、而当换成质量2m点电荷A′时,仍从原来位置静止释放,则点电荷先加速后减速.则加速度大小先减小后增大.故B正确;
C、速度最大位置,就是加速度为零的位置.即库仑力与重力相等的位置.
当质量为m 时,设平衡位置距点电荷B的距离为h 则有:
而当质量为2m时,设平衡位置距底部点电荷的距离为h′则有:
所以h′=
D、点电荷从静止到B点,由动能定理可得:2mg(h2-h1)-W库=
而 W库=mg(h2-h1) 所以B点时的速度为
故选:BD
点评:本题类似于换成两不带电两小球,且之间放入轻质弹簧,因为库仑力做功与弹簧弹力做功很相似.
练习册系列答案
相关题目