题目内容

14.如图所示,在水平放置的两块间距足够大的金属极板间,有一绝缘轻杆,轻杆两端各固定一质量均为m的小球,带电量分别-2q、+q两极板与分压器连接,当滑动触头P在如图所示位置时,轻杆恰能保持竖直状态匀速下降.则(  )
A.电源a端为正极
B.两极板间的电场强度为$\frac{2mg}{q}$
C.若要让轻杆向上运动,则滑片P应向下移动
D.若轻杆下降h,则电场力对轻杆两端小球做的功为-2mgh

分析 轻杆恰能保持竖直状态匀速下降,以两球整体为研究对象,根据平衡条件分析电场力方向,从而出判断电源的极性,并求得电场强度的大小.由功的计算公式求电场力做功.

解答 解:A、轻杆恰能保持竖直状态匀速下降,以两球整体为研究对象,整体所受的重力为2mg,方向竖直向下,由平衡条件可知,整体所受的电场力应竖直向上,整体总的电荷量为-q,所以电场强度方向向下,电源a端为正极,故A正确.
B、对整体,由平衡条件得 2mg=2qE-qE,得 E=$\frac{2mg}{q}$,故B正确.
C、若要让轻杆向上运动,应增加电场强度,由U=Ed知,应增大板间电压,所以滑片P应向上移动,故C错误.
D、若轻杆下降h,则电场力对轻杆两端小球做的功为 W=qEh-2qEh=-qEh=-2mgh,故D正确.
故选:ABD

点评 本题是带电体在电场中平衡问题,关键要正确分析受力情况,灵活选择研究对象.要注意判断电场力做功的正负.

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