Question

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、带正电荷q的小球相连，静止在光滑绝缘水平面上．当加入如图所示的场强为E的匀强电场后，小球开始运动，下列说法正确的是（ ）
A．球的速度为零时，弹簧最长
B．球作简谐振动，振幅为
C．运动过程中，小球的机械能守恒
D．运动过程中，小球的电势能和机械能相互转化

Answer 1

【答案】分析：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，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，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，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．
解答：解：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，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，则振幅．故B正确；
    C、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C错误；故D正确．
故选：BD
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．