14.如图所示,一个内壁光滑的绝缘细直管竖直放置.在管子的底部固定一电荷量为Q(Q>0)的点电荷.在距底部点电荷为距离h2的管口A处,有一电荷量为q(q>0)、质量为m的点电荷由静止释放,在距离底部点电荷为h1的B处速度恰好为零.现让一个电荷量也为q(q>0)、质量为3m的点电荷仍在A处由静止释放,已知静电力常量为k,重力加速度为g,则该点电荷( )
17.如图所示,质量为m的小球(可视为质点)套在倾斜放置的固定光滑杆上,杆与竖直墙面之间的夹角为30°。一根轻质弹簧一端固定于O点,另一端写小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到弹簧水平位置,此时弹簧弹力为mg,小球由静止释放后沿杆下滑,当弹簧到达竖直位置时,小球的速度恰好为零,此时小球下降的竖直高度为h。全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内。对于小球的下滑过程,下列说法正确的是( )
12.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力)( )
16.如图所示,固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环,圆环与一橡皮绳相连,橡皮绳的另一端固定在地面上的A点,橡皮绳竖直时处于原长h. 让圆环沿杆滑下,滑到杆的底端时速度为零.则在圆环下滑过程中( )
m下落的过程中,开始阶段重力大于库仑力,m做速度增大加速度减小的加速运动;当重力和库仑力相等时,加速度为零,此后由于惯性,m继续下落,库仑力大于重力,做加速度增加,速度减小的减速运动,直至到B点时,速度减为零,但此时m所受合外力竖直向上,m不可能静止,将沿管子返回顶端,由于没有能量的损失,所以仍然会回到初始高度处。当改变电荷的质量为3m时,重力做功大于质量为m时做功,所以再次运动到B点时,速度不为零,仍将下落一段高度才减速到零,A、B选项错误,当质量为m时,对物体由动能定理可知:mg(h2-h1)-W电=0。改变质量后,从开始释放到B点的过程中,由动能定理有3mg(h2-h1)-W电=mv2-0,解得v=,C选项正确。而速度最大处经分析可知为重力与库仑力相等的位置,所以有3mg=,解得d=,D选项错误。
对m受力分析,下落的过程中受到的库仑力逐渐增大,直至运动到B位置速度减为零,结合牛顿第二定律即可。
库仑力是变力,点电荷在下落的过程中做加速度增大的减速运动。