如图所示,L为竖直、固定的光滑绝缘杆,杆上o点套有一质量为m、带电量为-q的小环,在环的左侧固定一电荷为+Q的点电荷,杆上a、b两点到+Q的距离相等,oa之间距离为h1,ab之间距离为h2,使小环从图示位置的o点由静止释放后,通过a点的速率为3gh1.则下列说法正确的是(  )A. 小环通过b点的速率为g(3h1+2h2) B. 小环从o到b,电场力做的功可能为零C. 小环在oa之间的速度是先增大后减小D. 小环在ab之间的速度是一直增大

问题描述:

如图所示,L为竖直、固定的光滑绝缘杆,杆上o点套有一质量为m、带电量为-q的小环,在环的左侧固定一电荷为+Q的点电荷,杆上a、b两点到+Q的距离相等,oa之间距离为h1,ab之间距离为h2,使小环从图示位置的o点由静止释放后,通过a点的速率为

3gh1
.则下列说法正确的是(  )
A. 小环通过b点的速率为
g(3h1+2h2

B. 小环从o到b,电场力做的功可能为零
C. 小环在oa之间的速度是先增大后减小
D. 小环在ab之间的速度是一直增大

A、由题电势差Uoa=Uob,根据动能定理得
    o→a过程:mgh1+(-qUoa)=

1
2
m
v
2
a
        ①
    o→b过程:mg(h1+h2)++(-qUob)=
1
2
m
v
2
b
  ②
又va=
3gh1

    解得   vb=
g(3h1+2h2
   故A正确.
   B、小环从o到b电场力做的功等于从o到a电场力做的功,大于零.故B错误.
   C、小环在oa之间运动过程,重力和电场力均做正功,速度一直增大.故C错误.
   D、小环在ab之间运动过程,重力做正功,电场力先做正功,后做负功,无法判断重力做功与电场力做功的大小,则无法确定速度的变化情况.故D错误.
故选A.
答案解析:由题可知,a点与b点电势相等,则小环从O点移到a点与移到b点电场力做功相等,根据动能定理分别研究小环从O点移到a点与O点移到b点,求解小环通过b点的速率.根据动能定理分析小环从o到b电场力做功不等于零.小环在oa之间运动时,重力和电场力均做正功速度一直增大.根据动能定理研究小环滑到ab的速度大小,分析小环在ab之间的速度如何变化.
考试点:电场强度;动能定理的应用;电势能.
知识点:本题运用动能定理分析物体的运动情况,关键确定电场力做功,要抓住电场力做功的特点:电荷与初末位置的电势差有关,与路径无关.