Question

如图所示，带等量异种电荷的两个小球A和B，质量相等，通过绝缘轻弹簧相连接，置于光滑的绝缘水平面上，当突然加一水平向右的匀强电场后，两小球将由静止开始运动，设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度，则对两个小球的弹簧组成的系统，在此后的运动过程中，以下说法正确的是（　　）

A．系统机械能不断增加

B．两个小球所受电场力等大反向，系统机械能守恒

C．当小球达到平衡状态时，系统机械能最大

D．当小球所受电场力与弹簧的弹力相等时，系统动能最大

Answer 1

分析：加电场后，A小球受到向左的电场力，B小球受到向右的电场力，电场力做正功，电势能减小，小球的动能和弹簧的弹性势能都变大，对每个小球而言，开始都做加速运动，当电场力与弹簧的弹力大小相等时，加速度为零，速度达到最大值，之后由于惯性继续运动，小球将减速，当速度为零时，弹簧伸长量最大，之后，小球反向运动．通过分析两球的运动情况，判断什么条件下系统的动能最大．

解答：解：A、加电场后，A小球受到向左的电场力，B小球受到向右的电场力，两小球远离过程中，电场力对两球都做正功，电势能都减小，小球的动能和弹簧的弹性势能都变大，系统机械能增加，当电场力与弹力大小相等时，两球的加速度为零，之后弹力大于电场力，小球将减速，当速度为零时，弹簧伸长量最大，之后，小球反向运动，电场力将对两球做负功，系统的机械能减小，故机械能先增大后减小，故A错误．
B、两个小球所受电场力等大反向，但存在电场力做功，故机械能不守恒，故B错误．
C、由上分析可知，弹簧长度达到最大，电势能转化为机械能的量最大，故C错误．
D、电场力与弹簧的弹力相等时，两小球加速度为零，速度最大，动能最大，故D正确．
故选：D．

点评：本题关键要明确两个小球的速度的变化情况，两小球都是先做加速度不断减小的加速运动，再做加速度不断变大的减速运动．