问题 选择题

质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落,在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场,再经过t秒小球又回到A点。不计空气阻力且小球从末落地,则

A.整个过程中小球电势能变换了mg2t2

B.整个过程中小球动量增量的大小为2mgt

C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2

D.从A点到最低点小球重力势能变化了mg2t2

答案

BD

解:A、小球先做自由下落,然后受电场力和重力向下做匀减速到速度为0,再向上做匀加速回到A点.

设加上电场后小球的加速度大小为a,规定向下为正方向.

整个过程中小球的位移为0,运用运动学公式:gt2+gt×t-at2=0

解得a=3g,

根据牛顿第二定律:F=F-mg=ma

所以电场力是重力的4倍为4mg,

根据电场力做功量度电势能的变化

w=-△Ep

w=F?x=4mg×gt2=2mg2t2

所以整个过程中小球电势能减少了2mg2t2.故A错误.

B、规定向下为正方向,根据动量定理得:

△p=mgt-3mgt=-2mgt,所以整个过程中小球动量增量的大小为2mgt,故B正确;

C、小球减速到最低点动能为0,

所以从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化与从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化相等.

小球从A点无初速度自由下落到t秒末动能变化为mg2t2 故C错误.

D、根据重力做功与重力势能变化的关系得:

从A点到最低点重力势能变化了mg×(gt2+×gt2)=mg2t2. 故D正确.

故选BD.

选择题
单项选择题