Question

如圖所示，在固定的帶電小球A的正上方有一豎直的絕緣光滑細(xì)桿，細(xì)桿上套一個帶電的小環(huán)，其內(nèi)徑略大于細(xì)桿的直徑。小環(huán)在B處時有向下的加速度，若小球從B處開始以一定的初速下落，到C處速度恰好為零（在運動過程中，A、B電量不變）。則下列說法正確的是

A．小球和小環(huán)一定帶異種電荷
B．小環(huán)在C點時加速度一定最大
C．小環(huán)在C點時電勢能一定最小
D．小環(huán)在B、C連線中點時速度一定最大

Answer 1

B

試題分析：因小環(huán)在B處時有向下的加速度，到C處速度恰好為零，所以小環(huán)在下落過程中受豎直向下的重力和豎直向上的庫侖力，小球和小環(huán)帶同種電荷，故A錯誤；庫侖力的方向與運動方向相反，對小環(huán)一直做負(fù)功，由功能關(guān)系知，小環(huán)具有的電勢能一直增加，所以小環(huán)在C點時電勢能最大，故C錯誤；根據(jù)庫侖定律，小環(huán)在下落過程中庫侖力逐漸增大，小環(huán)先做加速度減小的加速運動后做加速度增大的減速運動，當(dāng)合力為零，即加速度為零時速度最大，此位置距A球的距離不變，當(dāng)初速度較大時速度最大位置在B、C連線中點的上方，當(dāng)初速度較小時速度最大位置在B、C連線中點的下方，也可能在B、C連線的中點，故D錯誤；設(shè)小環(huán)距A的距離為ｒ由庫侖定律得：，作出圖象如圖所示，設(shè)小環(huán)在關(guān)于合力為零的位置對稱的上下兩點時所受的合力分別為、，由圖可知，，所以假設(shè)在合力為零的位置上方某位置由靜止釋放小環(huán)，加速時間一定大于減速時間，作出圖象如圖所示，在圖象中圖線的斜率表示小環(huán)的加速度，由圖可知，小環(huán)在C點時加速度一定最大，故B正確．所以選B．