真空中有两个点电荷,电荷量均为−q(q ≥ 0),固定于相…——2024 高考物理第 12 题答案解析

2024_海南卷 (物理)

2024 海南 第 12 题 多选题 区分题
2024_海南卷 (物理)

12. 真空中有两个点电荷,电荷量均为−q(q ≥ 0),固定于相距为2r 的 P1、P2 两点,O 是 P1P2 连线的中
点,M 点在 P1P2 连线的中垂线上,距离 O 点为 r,N 点在 P1P2 连线上,距离 O 点为 x(x << r),已知静电
力常量为 k,则下列说法正确的是

A. P1P2 中垂线上电场强度最大的点到O 点的距离为 33r
B. P1P2 中垂线上电场强度的最大值为 24 39kqr
C. 在 M 点放入一电子,从静止释放,电子的加速度一直减小
D. 在 N 点放入一电子,从静止释放,电子的运动可视为简谐运动
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CD

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【答案】CD
【解析】
【详解】AB.设 P1 处的点电荷在 P1P2 中垂线上某点 A 处产生的场强与竖直向下的夹角为θ,则根据场强
的叠加原理可知,A 点的合场强为
$222sin cosqE krq q=$
根据均值不等式可知当 $3cos3q=$时 E 有最大值,且最大值为
$223kqEr=$
再根据几何关系可知 A 点到 O 点的距离为
$143ry=$
故 AB 错误;
C.在 M 点放入一电子,从静止释放,由于
143rr>
可知电子向上运动的过程中电场力一直减小,则电子的加速度一直减小,故 C 正确;
D.根据等量同种电荷的电场线分布可知,电子运动过程中,O 点为平衡位置,可知当发生位移 x 时,粒
子受到的电场力为
$2 24 rxF keqr x r x-=$ ×+ -
由于 x << r,整理后有
$34keqF xr= -$ ×
在 N 点放入一电子,从静止释放,电子将以 O 点为平衡位置做简谐运动,故 D 正确。
故选 CD。

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