Question

2．如圖所示，豎直平面內(nèi)的xOy坐標(biāo)系中，x軸上固定一個(gè)點(diǎn)電荷Q，y軸上固定一根光滑絕緣細(xì)桿（細(xì)桿的下端剛好在坐標(biāo)原點(diǎn)O處），將一個(gè)重力不計(jì)的帶電圓環(huán)（可視為質(zhì)點(diǎn)）套在桿上，由P處靜止釋放，圓環(huán)從O處離開細(xì)桿后恰好繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（　　）

• A． 圓環(huán)沿細(xì)桿從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中，加速度一直增大
• B． 圓環(huán)沿細(xì)桿從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中，速度先增大后減小
• C． 若只增大圓環(huán)所帶的電荷量，圓環(huán)離開細(xì)桿后仍能繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
• D． 若將圓環(huán)從桿上P點(diǎn)上方靜止釋放，其他條件不變，圓環(huán)離開細(xì)桿后仍能繞點(diǎn)電荷Q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

Answer 1

分析 根據(jù)動(dòng)能定理，通過合力做功情況判斷動(dòng)能的變化，根據(jù)所受合力的變化判斷加速度的變化．圓環(huán)離開細(xì)桿后做圓周運(yùn)動(dòng)，靠庫倫引力提供向心力

解答 解：A、圓環(huán)從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中，受庫侖引力，桿子的彈力，庫侖引力沿桿子方向上的分力等于圓環(huán)的合力，滑到O點(diǎn)時(shí)，所受的合力為零，加速度為零．故A錯(cuò)誤．
B、圓環(huán)從P運(yùn)動(dòng)到O的過程中，只有庫侖引力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理知，動(dòng)能一直增大，則速度一直增大．故B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)動(dòng)能定理得，$qU=\frac{1}{2}m{v}^{2}$，根據(jù)牛頓第二定律得，$\frac{kqQ}{{r}^{2}}=\frac{m{v}^{2}}{r}$，聯(lián)立解得$\frac{kQ}{{r}^{2}}=\frac{2U}{r}$，可知圓環(huán)仍然可以做圓周運(yùn)動(dòng)．若增大高度，知電勢差U增大，庫侖引力與所需向心力不等，不能做圓周運(yùn)動(dòng)．故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)能定理、牛頓第二定律，綜合性較強(qiáng)，對(duì)學(xué)生的能力要求較高，關(guān)鍵需理清圓環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況，知道圓環(huán)的合力變化．