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精英家教网半径为R的均匀带电圆盘水平放置,圆盘中心有一小孔,P、Q是过圆孔中心的直线,如图所示,一质量为m的带电小球,从P、Q连线上的H点由静止释放,当小球下落到圆盘上方h处的M点时,小球的加速度为零,则下列判断正确的是(  )
A、小球运动到圆盘下方h处的N点时的加速度大小为2gB、小球运动到圆盘下方h处的N点时的电势能与在M点时相等C、小球从M点运动到N点的过程中,小球的机械能与电势能之和保持不变D、小球从M点运动到N点的过程中,小球的机械能保持不变
分析:小球下落过程中只受重力和电场力,由于小球下落到圆盘上方h处的M点时,小球的加速度为零,说明圆盘与小球带同种电荷,结合对称性和牛顿第二定律以及功能关系分析.
解答:解:A、小球下落到圆盘上方h处的M点时,小球的加速度为零,电场力与重力平衡,即 F=mg,而且可知圆盘与小球带同种电荷.
当小球运动到圆盘下方h处的N点时,电场力向下,由对称性可知,电场力大小也为F,根据牛顿第二定律,有:F+mg=ma,a=2g,故A正确;
B、根据对称性,M点与N点电势相等,故小球运动到圆盘下方h处的N点时的电势能与在M点时相等,故B正确;
C、小球从M点运动到N的过程中,只有重力和电场力做功,重力做功导致重力势能与动能转化,电场力做功导致电势能与动能转化,故机械能与电势能总量不变,故C正确;
D、小球从M点运动到N的过程中,电场力先做负功,后做正功,故机械能先减小后增加,故D错误;
故选:ABC.
点评:本题是简单的力电综合问题,突破口是:小球在M点时加速度为零,判断出F=mg,及圆盘与小球带同种电荷.同时,要结合功能关系、牛顿第二定律、电场力做功特点及对称性进行综合分析.
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