Question

2．帶電小球以速度v₀沿豎直方向從A點(diǎn)垂直進(jìn)入勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，如圖所示，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后到達(dá)B點(diǎn)，其速度變?yōu)樗�平方向，大小仍為v₀，則在上述過(guò)程中一定有（　�。�

• A． 小球一定不是做圓周運(yùn)動(dòng)
• B． 小球運(yùn)動(dòng)的水平位移大小等于豎直位移大小
• C． 靜電力所做的功一定等于重力所做的功
• D． 小球速度的最小值為$\frac{v_0}{{\sqrt{2}}}$

Answer 1

分析 帶電小球在電場(chǎng)中受到重力和電場(chǎng)力，兩個(gè)力都是恒力，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法研究，將小球的運(yùn)動(dòng)分解為水平和豎直兩個(gè)方向研究，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度公式列出兩個(gè)方向的位移，得到兩個(gè)位移的關(guān)系，再根據(jù)動(dòng)能定理列式求解．

解答 解：A、小球受到重力和電場(chǎng)力，兩個(gè)力均為恒力，合力為恒力，一定不是做圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)合力提供向心力，合力方向改變，故A正確；
B、將粒子的運(yùn)動(dòng)分解成水平方向與豎直方向，水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)分運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：
水平位移為：x=$\frac{0+{v}_{0}^{\;}}{2}t$，豎直位移為：y=$\frac{{v}_{0}^{\;}+0}{2}t$，可得水平方向與豎直方向位移大小相等．故B正確
C、粒子由A到B過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理，則有：qEx-mgy=0，即得電場(chǎng)力所做的功一定等于克服重力所做的功，即等于重力做功的負(fù)值．故C錯(cuò)誤；
D、由C知電場(chǎng)力等于重力，將電場(chǎng)力和重力等效為一個(gè)力F'，進(jìn)行正交分解，垂直F'方向勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度與F'垂直時(shí)，速度最小，
初速度與F'垂直的分量${v}_{⊥}^{\;}={v}_{0}^{\;}cos45°=\frac{{v}_{0}^{\;}}{\sqrt{2}}$，當(dāng)合力F'與速度垂直時(shí)，速度最小，${v}_{min}^{\;}={v}_{⊥}^{\;}=\frac{{v}_{0}^{\;}}{\sqrt{2}}$，故D正確；
故選：ABD

點(diǎn)評(píng) 本題考查運(yùn)動(dòng)的合成與分解，掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和動(dòng)能定理的應(yīng)用，理解電場(chǎng)力做功與電勢(shì)差之間的關(guān)系