Question

【題目】轉(zhuǎn)動動能是物體動能的一種形式，它特指物體圍繞某一點或某一軸轉(zhuǎn)動所具有的動能。如圖所示的是實驗室中一種展示和測量轉(zhuǎn)動動能的裝置，一個由四根邊長為的絕緣輕質(zhì)剛性桿組成正方形水平放置，在其四個端點a、b、c、d分別固定質(zhì)量均為m，電量均為q的點電荷，其中a點帶負電，其余b、c、d三點帶正電，正方形可繞中心豎直軸在水平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動�，F(xiàn)將正方形裝置放入一個水平電場中，初始位置aO連線與電場方向垂直，在電場力作用下，該裝置從靜止開始發(fā)生旋轉(zhuǎn)，測量其轉(zhuǎn)動角速度便可知轉(zhuǎn)動動能。下列分析正確的 （不考慮豎直轉(zhuǎn)動軸處的摩擦力）

A．在電場力作用下裝置從靜止開始將向順時針方向轉(zhuǎn)動

B．在電場力作用下裝置從靜止開始會沿逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)圈

C．在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大轉(zhuǎn)動動能

D．在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)動的最大角速度

Answer 1

【答案】D

【解析】

試題分析：在圖示位置時，b、c、d所受的電場力水平向左，a所受的電場力向右，四個電場力的力矩方向沿逆時針，則裝置從靜止開始會沿逆時針方向轉(zhuǎn)動．當裝置轉(zhuǎn)過180°時，電場力對裝置做的總功為零，由動能定理可知，裝置此時的速率為零．此后，裝置沿順時針方向轉(zhuǎn)動，故AB錯誤；在電場力作用下裝置從靜止開始轉(zhuǎn)過90°時電場力做功最大，裝置的動能最大，角速度最大．根據(jù)動能定理得：，解得：，最大轉(zhuǎn)動動能為：，故C錯誤，D正確．