Question

如圖所示帶正電的金屬圓環(huán)豎直放置,其中心處有一電子,若電子某一時(shí)刻以初速度v₀從圓環(huán)中心處水平向右運(yùn)動(dòng),則此后電子將(    )

A．做勻速直線運(yùn)動(dòng)

B．做勻減速直線運(yùn)動(dòng)

C．以圓心為平衡位置振動(dòng)

D．以上選項(xiàng)均不對(duì)

Answer 1

C

將圓環(huán)分成無(wú)數(shù)個(gè)正點(diǎn)電荷,再用點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求出v₀方向所在直線上的場(chǎng)強(qiáng)分布即可.由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理易知,把帶電圓環(huán)視作由無(wú)數(shù)個(gè)點(diǎn)電荷組成,則圓環(huán)中心處的場(chǎng)強(qiáng)為0,v₀所在直線的無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)也為0,故沿v₀方向從圓心到無(wú)窮遠(yuǎn)處的直線上必有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大.從O點(diǎn)沿v₀方向向右的直線上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向處處向右.再由對(duì)稱性知,沿v₀方向所在直線上的O點(diǎn)左方也必有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)最大,無(wú)窮遠(yuǎn)處場(chǎng)強(qiáng)為零,方向處處向左.故電子在帶電圓環(huán)所施加的電場(chǎng)力作用下將向右減速至零,再向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)處時(shí),速度大小仍為v₀,并向左繼續(xù)運(yùn)動(dòng)至速度也為零(這點(diǎn)與O點(diǎn)右方的速度為零處關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱),然后往復(fù)運(yùn)動(dòng).在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,F_電是個(gè)變力,故加速度也是變化的.