题目内容

9.如图所示,光滑绝缘细杆AB水平置于被固定的带正电的可视为点电荷小球的正上方,小球的电荷量为Q.a、b是水平细杆上的两点,且在以带正电小球为圆心的同一竖直圆周上,c为a、b的中点.一个质量为m、电荷量为q的带负电的小圆环(可视为质点)套在细杆上,从a点由静止释放,在小圆环由a点运动到b点的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.小圆环在c点的加速度最大
B.小圆环在b点的动能最大
C.小圆环与带电小球组成的系统的电势能在c点最大
D.小圆环与带电小球组成的系统的电势能在b两点最大

分析 小圆环受到重力、支持力与库仑力,由于重力与支持力均不做功,仅在库仑引力作用下运动,库仑引力先做正功后做负功,则环的动能先增大后减小,而环与电荷组成的系统电势能先减小后增大;由于两者间距先变小后变大,则库仑力大小先增加后减小.

解答 解:A、小圆环沿光滑直杆运动,两者间距先减小后增大,由库仑定律可知,圆环所受的库仑力先增大后减小,而库仑力沿杆方向的分力提供合力,虽然库仑力先大后小,但其分力却是先变小后变大,则加速度也是先减小后增大.故A错误;
B、小圆环沿光滑直杆运动,库仑力与速度方向的夹角先小于90°后大于90°,则库仑力先做正功后做负功.所以小圆环的动能先增大后减小,在c点动能最大.故B错误;
CD、小圆环沿光滑直杆运动,库仑力与速度方向的夹角先小于90°后大于90°,库仑力先做正功后做负功,则小圆环与带电小球组成的系统电势能先减小后增大,系统的电势能在c点最小,在ab两点最大.故C错误,D正确.
故选:D.

点评 考查库仑定律与牛顿第二定律,及运用力的分解,同时还应用力的做功,特别注意功的正负.并当只有电场力做功时,动能与电势能相互转化.

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