Question

【题目】转动动能是物体动能的一种形式，它特指物体围绕某一点或某一轴转动所具有的动能。如图所示的是实验室中一种展示和测量转动动能的装置，一个由四根边长为的绝缘轻质刚性杆组成正方形水平放置，在其四个端点a、b、c、d分别固定质量均为m，电量均为q的点电荷，其中a点带负电，其余b、c、d三点带正电，正方形可绕中心竖直轴在水平面内自由转动。现将正方形装置放入一个水平电场中，初始位置aO连线与电场方向垂直，在电场力作用下，该装置从静止开始发生旋转，测量其转动角速度便可知转动动能。下列分析正确的 （不考虑竖直转动轴处的摩擦力）

A．在电场力作用下装置从静止开始将向顺时针方向转动

B．在电场力作用下装置从静止开始会沿逆时针方向连续转圈

C．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大转动动能

D．在电场力作用下装置从静止开始转动的最大角速度

Answer 1

【答案】D

【解析】

试题分析：在图示位置时，b、c、d所受的电场力水平向左，a所受的电场力向右，四个电场力的力矩方向沿逆时针，则装置从静止开始会沿逆时针方向转动．当装置转过180°时，电场力对装置做的总功为零，由动能定理可知，装置此时的速率为零．此后，装置沿顺时针方向转动，故AB错误；在电场力作用下装置从静止开始转过90°时电场力做功最大，装置的动能最大，角速度最大．根据动能定理得：，解得：，最大转动动能为：，故C错误，D正确．