如图所示,一个劲度系数为k由绝缘材料制成的轻弹簧,一端固定,另一端与质量为m的带电量为q的小球相连,静止在光滑水平面上.

如图所示,一个劲度系数为k由绝缘材料制成的轻弹簧,一端固定,另一端与质量为m的带电量为q的小球相连,静止在光滑水平面上.当加入如图所示的匀强电场E后,小球开始运动.下列说法正确的是(  )
A.球的速度为零时,弹簧伸长了[qE/K]
B.球做简谐运动,振幅为[qE/K]
C.运动过程中,弹簧的最大弹性势能为
2q2E2
K

D.运动过程中,小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能互相转化,且总量保持不变
和宝宝 1年前 已收到1个回答 举报

xiaochenzuiai 幼苗

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解题思路:小球受到电场力向右运动,当运动到平衡位置时,电场力与弹簧的弹力大小相等,由胡克定律分析可知,弹簧伸长了[qE/k],此时小球速度的最大.图示位置小球处于位移最大处,弹簧处于原长,平衡位置时弹簧伸长了[qE/k],根据振幅是振动物体离开平衡位置最大的距离,确定振幅的大小.根据简谐运动的对称性,分析弹簧最大的伸长量,由EP=
1
2
kx2
确定弹簧的最大弹性势能.小球运动过程中小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能相互转化,根据能量守恒定律分析总量变化情况.

A、小球处于平衡位置时,电场力与弹簧的弹力平衡,弹簧伸长了[qE/k],此时小球的速度不是零,而是最大.故A错误.
B、图示位置小球处于位移最大处,弹簧处于原长,平衡位置时弹簧伸长了[qE/k],则振幅A=[qE/k].故B正确.
C、根据对称性可知,弹簧最大的伸长量x=2A=[2qE/k],弹簧的最大弹性势能EP=[1/2kx2=
2q2E2
K].故C正确.
D、由题,水平面是光滑的,在运动过程中,小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能互相转化,根据能量守恒定律可知,三者总量保持不变.故D正确.
故选BCD

点评:
本题考点: 电势能;胡克定律;弹性势能;简谐运动的回复力和能量.

考点点评: 求解振幅关键找到最大位移处与平衡位置之间的距离来确定.简谐运动常常利用对称性和周期性分析物理量的变化.

1年前

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