如图所示,一个劲度系数为k由绝缘材料制成的轻弹簧,一端固定,另一端与质量为m的带电量为q的小球相连,静止在光滑水平面上.

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  • 解题思路:小球受到电场力向右运动,当运动到平衡位置时,电场力与弹簧的弹力大小相等,由胡克定律分析可知,弹簧伸长了[qE/k],此时小球速度的最大.图示位置小球处于位移最大处,弹簧处于原长,平衡位置时弹簧伸长了[qE/k],根据振幅是振动物体离开平衡位置最大的距离,确定振幅的大小.根据简谐运动的对称性,分析弹簧最大的伸长量,由EP=

    1

    2

    k

    x

    2

    确定弹簧的最大弹性势能.小球运动过程中小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能相互转化,根据能量守恒定律分析总量变化情况.

    A、小球处于平衡位置时,电场力与弹簧的弹力平衡,弹簧伸长了[qE/k],此时小球的速度不是零,而是最大.故A错误.

    B、图示位置小球处于位移最大处,弹簧处于原长,平衡位置时弹簧伸长了[qE/k],则振幅A=[qE/k].故B正确.

    C、根据对称性可知,弹簧最大的伸长量x=2A=[2qE/k],弹簧的最大弹性势能EP=[1/2kx2=

    2q2E2

    K].故C正确.

    D、由题,水平面是光滑的,在运动过程中,小球的电势能、动能和弹簧的弹性势能互相转化,根据能量守恒定律可知,三者总量保持不变.故D正确.

    故选BCD

    点评:

    本题考点: 电势能;胡克定律;弹性势能;简谐运动的回复力和能量.

    考点点评: 求解振幅关键找到最大位移处与平衡位置之间的距离来确定.简谐运动常常利用对称性和周期性分析物理量的变化.

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