题目内容

1.如图所示,在A、B两点分别固定两个等量异种点电荷+Q和-Q,AB连线竖直,OO1为AB的中垂线,CD为与AB平行的光滑固定竖直绝缘杆,现将一质量为m,电量为+Q的小球穿在CD杆上,小球可沿杆自由滑动,已知小球在运动过程中电量保持不变,现将小球由a点静止释放运动到b点的过程中(aA、bB为两条水平线),下列说法正确的是(  )
A.小球的机械能增加B.小球的加速度先减小后增大
C.小球的加速度先增大后减小D.杆对小球的弹力保持不变

分析 根据电场力对小球做功情况,分析其机械能的变化.分析小球的受力情况,由牛顿第二定律判断加速度的变化.由垂直于杆的方向受力平衡,分析杆对小球的弹力如何变化.

解答 解:A、小球带正电,小球由a点静止释放运动到b点的过程中,电势不断降低,电场力对小球做正功,由功能关系可知,小球的机械能增加.故A正确.
BC、根据等量异种点电荷电场线的分布情况可知,从a到O,电场线斜向左下方,小球所受的电场力斜向左下方,电场力与杆的夹角逐渐减小,且电场力增大,所以电场力沿杆有向下的分力,且此分力逐渐增大,小球的合力增大,加速度增大.从O到b,电场线斜向右下方,小球所受的电场力斜向右下方,电场力与杆的夹角逐渐增大,且电场力减小,电场力沿杆有向下的分力,且此分力逐渐减小,小球的合力减小,加速度减小,所以小球的加速度先增大后减小.故B错误,C正确.
D、在垂直于杆的方向小球受到杆的弹力和电场力的水平分力,二力平衡,电场力的水平分力是变力,所以弹力也是变力,故D错误.
故选:AC

点评 正确分析小球的受力情况,判断其加速度变化情况是关键,要掌握等量异种点电荷电场线的分布情况,运用电场知识和力学知识综合分析.

练习册系列答案
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13.像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图乙所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2

(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度d(已知L>>d),光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1、t2.则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=$\frac{d}{{t}_{1}}$.
(2)用米尺测量两光电门间距为l,则小车的加速度表达式a=$\frac{{(\frac{d}{{t}_{2}})}^{2}-{(\frac{d}{{t}_{1}})}^{2}}{2L}$.
(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法不挂砂和砂桶,调节长木板的倾角,轻推小车让其下滑,直至两个光电门的读数相等为止.
(4)实验中,有位同学通过测量,把砂和砂桶的重力当作小车的合外力F,作出a-F图线,如图丙中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是平衡摩擦力时木板倾角太大;曲线上部弯曲的原因没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量.

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