Question

如圖所示，帶有正電荷量Q的細(xì)銅圓環(huán)豎直固定放置，一帶正電荷量q的粒子從很遠(yuǎn)處沿水平軸線飛來并到達(dá)圓心O。不計(jì)粒子的重力。關(guān)于粒子的上述過程，下列說法中正確的是：

A．粒子先做加速運(yùn)動(dòng)后做減速運(yùn)動(dòng)

B．粒子的電勢(shì)能先增大，后減小

C．粒子的加速度先增大，后減小

D．粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和先減小，后增大

Answer 1

C ．

試題分析：帶電粒子向豎直圓環(huán)飛來的過程中，圓環(huán)與粒子之間始終存在排斥力，所以粒子一直做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤。這個(gè)過程中需要克服電場(chǎng)力做功，所以電勢(shì)能增加，故 B錯(cuò)誤。圓環(huán)上的點(diǎn)對(duì)粒子的排斥力的合力沿軸線方向，我們可以取圓環(huán)上對(duì)稱的兩點(diǎn)對(duì)粒子排斥力的合力隨著距離的變化來代表整個(gè)圓環(huán)對(duì)粒子排斥力隨距離的變化。這兩個(gè)對(duì)稱點(diǎn)對(duì)粒子的力大小相等隨距離的減小而增大，在很遠(yuǎn)處時(shí)，兩個(gè)力的夾角很小，所以兩個(gè)力的合力隨著距離的減小在增大，當(dāng)達(dá)到一定距離后，兩個(gè)力的夾角大到一定角度時(shí)，盡管兩個(gè)力在增大，但它們的合力在減小，所以粒子的加速度先是增大后減小，C正確。整個(gè)過程，粒子的機(jī)械能守恒，所以粒子的動(dòng)能與電勢(shì)能之和不變，故D錯(cuò)誤。
點(diǎn)評(píng)：本題的關(guān)鍵是理解當(dāng)從很遠(yuǎn)處沿水平軸線飛來并到達(dá)圓心O過程中的庫倫力的變化