Question

如圖所示，帶有正電荷量Q的細銅圓環(huán)豎直固定放置，一帶正電荷量q的粒子從很遠處沿水平軸線飛來并到達圓心O。不計粒子的重力。關于粒子的上述過程，下列說法中正確的是：

A．粒子先做加速運動后做減速運動

B．粒子的電勢能先增大，后減小

C．粒子的加速度先增大，后減小

D．粒子的動能與電勢能之和先減小，后增大

Answer 1

C ．

試題分析：帶電粒子向豎直圓環(huán)飛來的過程中，圓環(huán)與粒子之間始終存在排斥力，所以粒子一直做減速運動，故A錯誤。這個過程中需要克服電場力做功，所以電勢能增加，故 B錯誤。圓環(huán)上的點對粒子的排斥力的合力沿軸線方向，我們可以取圓環(huán)上對稱的兩點對粒子排斥力的合力隨著距離的變化來代表整個圓環(huán)對粒子排斥力隨距離的變化。這兩個對稱點對粒子的力大小相等隨距離的減小而增大，在很遠處時，兩個力的夾角很小，所以兩個力的合力隨著距離的減小在增大，當達到一定距離后，兩個力的夾角大到一定角度時，盡管兩個力在增大，但它們的合力在減小，所以粒子的加速度先是增大后減小，C正確。整個過程，粒子的機械能守恒，所以粒子的動能與電勢能之和不變，故D錯誤。
點評：本題的關鍵是理解當從很遠處沿水平軸線飛來并到達圓心O過程中的庫倫力的變化