题目内容

6.如图所示,两个带同种电荷的小球A和B,均可看成点电荷,所带电荷量均为Q,质量均为m,A和B用绝缘轻弹簧连接,A上端用绝缘轻弹簧悬于天花板下,此时上端弹簧长度为L1,A、B之间弹簧长度为L2,两小球的库仑力为F;现只让小球A的电荷量缓慢减少一半,稳定后,下面判断正确的是(  )
A.上端长度L1不变B.下端长度L2不变
C.小球A和B的库仑力变为$\frac{F}{2}$D.小球A和B的库仑力大于$\frac{F}{2}$

分析 利用整体法,判断上端弹簧长度的变化;再将B小球单独隔离分析,下端弹簧的变化;小球A和B之间库仑力的变化可以利用假设法进行判断,假设下端弹簧长度不变,那么库仑力将变为一半,而下端弹簧实际长度会减小,则库仑力将大于原来的一半.

解答 解:A、将小球A和B当作一个整体,则整个系统受到的库仑力合力为0,则让小球A的电荷量缓慢减少一半后,整个系统受到的库仑力合力依然为0,所以上端弹簧长度还是L1,上端弹簧长度变化只受两小球重力的影响,两小球质量不变,上端弹簧长度不变,A正确;
B、对小球B分析,受到向下的库仑力和小球B的重力,向上的弹簧弹力F,且F=mg+$\frac{k{Q}^{2}}{{L}_{2}^{2}}$,当让小球A的电荷量缓慢减少一半,则库仑力减小,则弹簧弹力F减小,故下端弹簧长度L2变小,B错误;
CD、当让小球A的电荷量缓慢减少一半,假设下端弹簧长度L2不变,则小球A和B之间的库仑力由$\frac{k{Q}^{2}}{{L}_{2}^{2}}$变为$\frac{kQ•\frac{1}{2}Q}{{L}_{2}^{2}}$,即变为$\frac{F}{2}$,而从上面分析可知下端弹簧长度L2变小,因此小球A和B的库仑力将大于$\frac{F}{2}$,C错误,D正确;
故选:AD.

点评 判断弹簧长度变化情况时采用了整体法和隔离法,判断CD选项时相对较复杂,在解答的过程中利用了假设法,使问题变得简单.

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