Question

1．如圖所示，豎直放置的兩個(gè)平行金屬板間有勻強(qiáng)電場，在兩板之間等高處有兩個(gè)質(zhì)量相同的帶電小球（不計(jì)兩帶電小球之間的電場影響），P小球從緊靠左極板處由靜止開始釋放，Q小球從兩極板正中央由靜止開始釋放，兩小球沿直線運(yùn)動都打到右極板上的同一點(diǎn)，則從開始釋放到打到右極板的過程中（　�。�

• A． 它們的運(yùn)動時(shí)間的關(guān)系為t_P＞t_Q
• B． 它們的電荷量之比為q_p：q_Q=1：2
• C． 它們的動能增量之比為△E_KP：△E_KQ=2：1
• D． 它們的電勢能減少量之比為△E_P：△E_Q=4：1

Answer 1

分析 兩小球在勻強(qiáng)電場中受到電場力和重力作用，都做勻加速直線運(yùn)動，運(yùn)用運(yùn)動的分解可知：兩小球在豎直方向都做自由落體運(yùn)動，由題分析可知，小球下落高度相同，運(yùn)動時(shí)間相同．兩小球水平方向都做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，水平位移x_P=2x_Q，根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式研究電荷量之比．根據(jù)電場力做功之比，研究電勢能減小量之比．根據(jù)數(shù)學(xué)知識分析合力對兩球做功的關(guān)系，由動能定理分析動能增加量之比．

解答 解：A、兩小球在豎直方向都做自由落體運(yùn)動，由題分析可知，小球下落高度相同，由公式t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$得，它們運(yùn)動時(shí)間相同．故A錯(cuò)誤．
  B、小球在水平方向都做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，水平位移x_P=2x_Q，由x=$\frac{1}{2}$at2分析得到加速度之比a_P：a_Q=2：1．根據(jù)牛頓第二定律得，兩球的加速度分別為a_P=$\frac{{q}_{p}E}{m}$，a_Q=$\frac{{q}_{Q}E}{m}$，則q_P：q_Q=2：1．故B錯(cuò)誤；
C、電場力做功分別為W_P=q_QEx_Q，W_Q=q_PEx_P，由于q_P：q_Q=2：1，x_P：x_Q=2：1，得到W_P：W_Q=4：1，而重力做功相同，則合力做功之比 $\frac{{W}_{合P}}{{W}_{合Q}}$=$\frac{{W}_{G}+4{W}_{Q}}{{W}_{G}+{W}_{Q}}$，由于h未知，故無法確定動能增量具體的比值，故C錯(cuò)誤；
D、由C可知，電場力做功之比為W_P：W_Q=4：1，而電勢能的改變量等于電場力所做的功，故它們的電勢能減少量之比為△E_P：△E_Q=4：1；故D正確．
故選：D．

點(diǎn)評 本題電荷在復(fù)合場中運(yùn)動，采用運(yùn)動的分解與合成的方法研究是常用的方法．研究動能增加量關(guān)系，也可通過求末速度之比求解； 同時(shí)注意電勢能的改變量一定等于電場力所做的功．