Question

如图所示，在固定的带电小球A的正上方有一竖直的绝缘光滑细杆，细杆上套一个带电的小环，其内径略大于细杆的直径．小环在B处时有向下的加速度，若小球从B处开始以一定的初速下落，到C处速度恰好为零（在运动过程中，A、B电量不变）．则下列说法正确的是（　　）

• A、小球和小环一定带异种电荷
• B、小环在C点时加速度一定最大
• C、小环在C点时电势能一定最小
• D、小环在B、C连线中点时速度一定最大

Answer 1

分析：根据小球到达C点的速度为零，可判断小球与小环是同种电荷；根据小球的受力情况，结合库仑定律和牛顿第二定律分析加速度的变化，确定什么位置加速度最大；根据电场力做功情况判断电势能的变化情况；当小球受力平衡时，速度最大．

解答：解：
A、据题意知，小球到达C点的速度为零，可知小球一定受到了向上的排斥力，小球与小环是同种电荷；故A错误；
B、设小球经过D点时重力等于库仑力．根据牛顿第二定律得：
在B到D段：mg-F_库=ma，小球下降时．库仑力增大，加速度减小；所以在这一段中小球在B点加速度最大；
在D到C段：F_库-mg=ma，库仑力增大，加速度增大；所以在这一段中小球在C点加速度最大；
由于小球经过C点的库仑力比B点大，由上面两式比较可知：在C点的加速度最大，故B正确；
C、电场力对小球一直做负功，电势能一直增大，所以小环在C点时电势能一定最大，故C错误；
D、在D点，重力与库仑力大小相等，速度最大，由于电场线分布不均匀，可知D点不是BC连线的中点，故D错误．
故选：B．

点评：解答本题关键是分析小球的受力情况，抓住库仑力是可变的，类似于弹簧类型进行动态分析．