题目内容

19.如图所示,A、B、C、D为正四面体的四个顶点,A、B、C在同一水平面上,在A 点放置一个电量为+Q的点电荷,在 B点放置一个电量为-Q的点电荷.一根光滑绝缘杆沿CD固定,杆上穿有带电量为+q的小球.让小球从D点由静止开始沿杆下滑,则关于小球从D滑到C点的过程中,下列判断正确的是(  )
A.电场力先增大后减小B.电场力先做负功后做正功
C.小球机械能先增加后减小D.小球做匀加速运动

分析 +Q和-Q是等量异种电荷,其电场线和等势面具有对称性,通过ab连线的中垂面是一等势面,c、d在同一等势面上,电势相等,根据对称性分析c、d场强关系.根据电势的变化,分析电场力做功情况,再分析小球机械能的变化情况,以及小球的运动情况.

解答 解:A、+Q和-Q是等量异种电荷,根据其电场线的分布情况和对称性可知,小球从D滑到C点的过程中,离两个点电荷连线AB的距离先减小后增大,电场强度先增大后减小,则小球受到的电场力先增大后减小,故A正确.
BC、通过AB连线的中垂面是一等势面,C、D在同一等势面上,CD连线上电势处处相等.则小球在下滑过程中,电场力始终不做功,由功能关系知,小球的机械能不变,故BC错误.
D、小球所受的电场力垂直于CD连线,且沿水平方向,与杆的弹力保持平衡,所以小球的合力等于重力,因此小球做匀加速运动.故D正确.
故选:AD

点评 本题要掌握等量异种电场线和等势线分布情况,抓住对称性,关键要知道通过AB连线的中垂面是一个等势面.

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