Question

20．宇航員在探測(cè)某星球時(shí)有如下發(fā)現(xiàn)：（1）該星球帶負(fù)電，而且?guī)щ娋鶆�；�?）該星球表面沒(méi)有大氣；（3）在一次實(shí)驗(yàn)中，宇航員將一個(gè)帶電小球（小球的帶電量遠(yuǎn)小于星球的帶電量）置于離星球表面某一高度處無(wú)初速釋放，帶電小球恰好能處于懸浮狀態(tài)．如果選距星球表面無(wú)窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)，當(dāng)宇航員在離星球表面同一高度把該帶電小球以初速度v₀水平拋出時(shí)，則對(duì)小球剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間內(nèi)的推斷，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 小球做平拋運(yùn)動(dòng)
• B． 小球一定帶正電
• C． 小球的電勢(shì)能一定大于零，且逐漸變小
• D． 小球的機(jī)械能守恒

Answer 1

分析 小球處于受力平衡狀態(tài)時(shí)，庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力大小相等，所以小球和星球一定是互相排斥的，必定是帶同種電荷，再由庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力的公式分析可以改變高度和電荷量后的受力情況，再分析小球的運(yùn)動(dòng)情況．

解答 解：A、小球處于懸浮狀態(tài)時(shí)，庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力二力平衡，即k$\frac{{q}_{1}{q}_{2}}{{r}^{2}}$=G$\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{{r}^{2}}$
當(dāng)帶電小球以初速度v₀水平拋出時(shí)，上述方程仍然成立，說(shuō)明小球受力平衡，做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤．
B、小球處于懸浮狀態(tài)時(shí)，庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力二力平衡，庫(kù)侖力是斥力，故小球一定帶負(fù)電．故B錯(cuò)誤．
C、選距星球表面無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，根據(jù)順著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)降低，可知小球所在處的電勢(shì)小于零，根據(jù)電勢(shì)能公式E_p=qφ知小球的電勢(shì)能一定大于零；
由于電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能將變小，故C正確；
D、庫(kù)侖力對(duì)小球做正功，則小球的機(jī)械能增大，故D錯(cuò)誤．
故選：C

點(diǎn)評(píng) 庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力二力平衡，并且?guī)靵隽εc萬(wàn)有引力都是與距離的平方成反比，所以小球的平衡狀態(tài)與高度無(wú)關(guān)，這是解本題的關(guān)鍵．