如图(a)所示,光滑绝缘水平面上有甲、乙两个点电荷。t=0时,甲静止,乙以初速度6m/s向甲运动。此后,它们仅在静电力的作用下沿同一直线运动(整个运动过程中没有接触),它们运动的v-t图象分别如图(b)中甲、乙两曲线所示。则由图线可知( )
A. 两电荷的电性一定相反
B. t1时刻两电荷的电势能最大
C. 0~t2时间内,两电荷的静电力先增大后减小
D. 0~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能一直减小
BC
【解析】解:
A、由图象0-t1段看出,甲从静止开始与乙同向运动,说明甲受到了乙的排斥力作用,则知两电荷的电性一定相同。故A错误。
B、0~t1时间内两电荷间距离逐渐减小,在t1~t2时间内两电荷间距离逐渐增大,t1时刻两球相距最近,系统克服电场力最大,两电荷的电势能最大。故B正确。
C、0~t1时间内两电荷间距离逐渐减小,在t1~t2时间内两电荷间距离逐渐增大,由库仑定律得知,两电荷间的相互静电力先增大后减小。故C正确。
D、由图象看出,0~t3时间内,甲的速度一直增大,则其动能也一直增大。乙的速度先沿原方向减小,后反向增大,则其动能先减小后增大。故D错误。
故选:BC。
由图象0-t1段,判定甲从静止开始与乙同向运动,则知甲的电性。分析t1时刻前后两球距离的变化,判断电场力做功情况,分析两电荷的电势能。0~t2时间内,分析两电荷间距离变化,可知相互静电力的变化。t1~t3时间内,甲的动能一直增大,乙的动能先减小后增大。
本题也可以运用类比的方法分析,相当于发生了完全非弹性碰撞,t1时刻两球的速度相同,动能损失最大,两电荷的电势能最大。