Question

【題目】如圖所示,光滑絕緣細(xì)管與水平面成30角,在管的上方P點(diǎn)固定一個(gè)點(diǎn)電荷+Q,P點(diǎn)與細(xì)管在同一豎直平面內(nèi),管的頂端A與P點(diǎn)連線水平。電荷量為q的小球(小球直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑)從管中A處由靜止開(kāi)始沿管向下運(yùn)動(dòng),在A處時(shí)小球的加速度為a.B是AC的中點(diǎn),不考慮小球電荷量對(duì)+Q形成的電場(chǎng)的影響。則在的電場(chǎng)中()

A. A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì) B. B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是A點(diǎn)的4倍

C. 小球從A到C的過(guò)程中電勢(shì)能先減小后增大 D. 小球運(yùn)動(dòng)到C處的加速度為g/2a

Answer 1

【答案】BC

【解析】

由正點(diǎn)電荷電場(chǎng)線的分布，結(jié)合沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，即可分析電勢(shì)的高低；根據(jù)點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的公式，求解A、B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小關(guān)系；由牛頓第二定律，結(jié)合庫(kù)侖定律，即可求解小球運(yùn)動(dòng)到C處的加速度。根據(jù)電場(chǎng)力做功的正負(fù)來(lái)確定電勢(shì)能的變化情況。

A項(xiàng)：正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線是發(fā)散型的，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低，因此A點(diǎn)的電勢(shì)低于B點(diǎn)的電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；

B項(xiàng)：結(jié)合幾何關(guān)系：PA=2PB，由點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式，可知B點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小是A點(diǎn)的4倍，故B正確；

C項(xiàng)：根據(jù)電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小；電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，可知：小球帶負(fù)電，從A到C的過(guò)程中，電場(chǎng)力先做正功，后做負(fù)功，則電勢(shì)能先減小后增大，故C正確；

D項(xiàng)：在A處時(shí)小球的加速度為a，對(duì)A點(diǎn)受力分析，電場(chǎng)力、重力與支持力，由力的合成法則可知，合外力由重力與電場(chǎng)力沿著細(xì)管方向的分力之和提供的，當(dāng)在C處時(shí)，小球仍受到重力、電場(chǎng)力與支持力，合外力是由重力與電場(chǎng)力沿著細(xì)管方向的分力之差提供，

由A處可知，Fcos30°+mgsin30°=ma，

而在C處，則有：mgsin30°-Fcos30°=ma′，解得：a′=g-a，故D錯(cuò)誤。

故應(yīng)選：BC。