问题
选择题
如图所示,一质量为m的塑料球形容器放在桌面上,它的内部有一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧直立地固定于容器内壁的底部,弹簧上端经绝缘体系住一只带正电q、质量也为m的小球.从加一个竖直向上的场强为E的匀强电场起,到容器对桌面压力减为零时为止,容器对桌面压力减为零时小球的速度大小是( )
A.2g(Eq-mg) k
B.g(Eq-mg) k
C.g(Eq+mg) k
D.g(Eq-mg) 2k
答案
未加电场时,弹簧被压缩,由胡克定律得:弹簧压缩的长度o为x1=
.当容器对桌面压力减为零时弹簧伸长,弹力大小等于容器的重力mg,再由胡克定律得:弹簧伸长的长度为x2=mg k
.则弹簧的弹性势能没有改变.mg k
根据能量守恒定律得:mg(x1+x2)+
mv2=Eq(x1+x2)1 2
代入解得:v=2g(Eq-mg) k
故选A