问题
选择题
在真空有一竖直向上的匀强电场E1,一个带电液滴在电场上O点处于静止状态.现将E1突然增大到E2,方向不变,作用一段时间.再突然使E2反向,大小不变,再经过一段同样长的时间,液滴恰好返回到O点.在这两段相同的时间里( )
A.合力冲量的大小相等
B.动能的变化相等
C.电势能的变化相等
D.重力做功相同
答案
设突然使E2反向时与液滴返回到O点时液滴的速度大小分别为v1和v2,这两段相同的时间为t.取竖直向上方向为正方向,则有根据向上匀加速直线运动过程与匀减速直线运动过程位移大小、方向相反,得到
=-v1t 2
t,解得v2=2v1v1-v2 2
A、根据动量定理得:I1=mv1,I2=-mv2-mv1
代入得到I2=-3mv1,合力冲量的大小之比I1:|I2|=1:3.故A错误.
B、动能的变化分别为△Ek1=
m1 2
,△Ek2=v 21
m1 2
-v 22
m1 2
=v 21
m3 2
,则△Ek1:△Ek2=1:3.故B错误.v 21
C、液滴上升的过程中电场力做功与返回过程电场力做功相等,则电势能的变化相等.故C正确.
D、液滴上升的过程中重力做负功,返回过程重力做正功,则重力做功不相同.故D错误.
故选C