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桿，細桿上套一個帶電的小環，其內徑略大于細桿的直徑．小環在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、小球和小環一定帶異種電荷
• B、小環在C點時加速度一定最大
• C、小環在C點時電勢能一定最小
• D、小環在B、C連線中點時速度一定最大

Answer 1

分析：根據小球到達C點的速度為零，可判斷小球與小環是同種電荷；根據小球的受力情況，結合庫侖定律和牛頓第二定律分析加速度的變化，確定什么位置加速度最大；根據電場力做功情況判斷電勢能的變化情況；當小球受力平衡時，速度最大．

解答：解：
A、據題意知，小球到達C點的速度為零，可知小球一定受到了向上的排斥力，小球與小環是同種電荷；故A錯誤；
B、設小球經過D點時重力等于庫侖力．根據牛頓第二定律得：
在B到D段：mg-F_庫=ma，小球下降時．庫侖力增大，加速度減小；所以在這一段中小球在B點加速度最大；
在D到C段：F_庫-mg=ma，庫侖力增大，加速度增大；所以在這一段中小球在C點加速度最大；
由于小球經過C點的庫侖力比B點大，由上面兩式比較可知：在C點的加速度最大，故B正確；
C、電場力對小球一直做負功，電勢能一直增大，所以小環在C點時電勢能一定最大，故C錯誤；
D、在D點，重力與庫侖力大小相等，速度最大，由于電場線分布不均勻，可知D點不是BC連線的中點，故D錯誤．
故選：B．

點評：解答本題關鍵是分析小球的受力情況，抓住庫侖力是可變的，類似于彈簧類型進行動態分析．