Question

如圖所示，L為豎直、固定的光滑絕緣桿，桿上o點套ks5u有一質量為m、帶電量為-q的小環，在環的左側固定一電荷為+Q的點電荷，桿上a、b兩點到+Q的距離相等，oa之間距離為h₁，ab之間距離為h₂，使小環從圖示位置的o點由靜止釋放后，通過a點的速率為

3gh1

．則下列說法正確的是（　　）

• A．小環通過b點的速率為

  g(3h1+2h2)

• B．小環從o到b，電場力做的功可能為零
• C．小環在oa之間的速度是先增大后減小
• D．小環在ab之間的速度是一直增大

Answer 1

分析：由題可知，a點與b點電勢相等，則小環從O點移到a點與移到b點電場力做功相等，根據動能定理分別研究小環從O點移到a點與O點移到b點，求解小環通過b點的速率．根據動能定理分析小環從o到b電場力做功不等于零．小環在oa之間運動時，重力和電場力均做正功速度一直增大．根據動能定理研究小環滑到ab的速度大小，分析小環在ab之間的速度如何變化．

解答：解：A、由題電勢差U_oa=U_ob，根據動能定理得
    o→a過程：mgh₁+（-qU_oa）=

1

2

m

v

2 a

        ①
    o→b過程：mg（h₁+h₂）++（-qU_ob）=

1

2

m

v

2 b

  ②
又v_a=

3gh1

    解得   v_b=

g(3h1+2h2)

   故A正確．
   B、小環從o到b電場力做的功等于從o到a電場力做的功，大于零．故B錯誤．
   C、小環在oa之間運動過程，重力和電場力均做正功，速度一直增大．故C錯誤．
   D、小環在ab之間運動過程，重力做正功，電場力先做正功，后做負功，無法判斷重力做功與電場力做功的大小，則無法確定速度的變化情況．故D錯誤．
故選A．

點評：本題運用動能定理分析物體的運動情況，關鍵確定電場力做功，要抓住電場力做功的特點：電荷與初末位置的電勢差有關，與路徑無關．