选择题6.0分
物理

20.如图所示,倾角为的光滑斜面的下端固定一绝缘轻弹簧,M点固定一个带电量为-q的小球Q。整个装置处在场强大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。现把一个带电量为+q、质量为m的小球PN点由静止释放,释放后P沿着斜面向下运动。N点与弹簧的上端和N点与M点的距离均为S0PQ球心的连线与弹簧的轴线ab共线且与斜面平行。两小球可视为点电荷,弹簧的劲度系数为K0,静电力常量为K,则(    )

A

小球P返回时,可能撞到小球Q

B

小球PN点的加速度大小为

C

小球P沿着斜面向下运动的过程中,其电势能可能不断增大

D

当弹簧的压缩量为 时,小球P的速度最大

正确答案及相关解析

正确答案

BC

解析

A、 根据动能定理知,当小球返回到N点,由于重力做功为零,匀强电场的电场力做功为零,电荷Q的电场对P做功为零,则合力做功为零,知道到达N点的速度为零.所以小球不可能撞到小球Q,所以A错误;

B、 在N点,根据牛顿第二定律可得:=ma,所以B正确;

C、 小球P沿着斜面向下运动过程中,匀强电场的电场力做正功,电荷Q产生的电场对P做负功,两个电场力的合力不一定沿斜面向下,则最终电场力不一定做正功,可能做负功,则电势能可能增大.故C正确;

D、 当合外力为零时,速度最大,即弹力,所以D错误。

考查方向

本题主要考查了功能关系;动能和势能的相互转化.   

解题思路

根据动能定理判断小球P返回速度为零的位置,确定小球能否与小球Q相撞;根据牛顿第二定律求出小球P在N点的加速度;根据电场力做功判断电势能的变化,当小球所受的合力为零时,小球的速度最大.

易错点

知道小球合力为零时,小球的速度最大,知道电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加.