Question

如圖所示，在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一根不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線一端拴一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球，另一端固定在O點(diǎn)。把小球拉到使細(xì)線水平的位置A，然后由靜止釋放，小球沿圓弧運(yùn)動(dòng)到細(xì)線與水平成的位置B時(shí)速度恰好為零（小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程電量不變）。以下說(shuō)法正確的是

A．小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能大于在B點(diǎn)的電勢(shì)能

B．小球在B點(diǎn)時(shí)，其加速度大小為零

C．小球在AB弧線中點(diǎn)時(shí)，小球的加速度大小為零

D．小球在AB弧線中點(diǎn)時(shí)，所受電場(chǎng)力大于重力

 

Answer 1

【答案】

D

【解析】

試題分析：對(duì)小球受力分析，小球受有豎直向下的重力、水平向右的電場(chǎng)力和細(xì)線對(duì)它的拉力，其中拉力方向始終與速度方向垂直不做功，重力做正功，根據(jù)，又沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)降落，A點(diǎn)的電勢(shì)高于B點(diǎn)的電勢(shì)，則，，所以電場(chǎng)力做負(fù)功， 由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能關(guān)系知，小球在A點(diǎn)的電勢(shì)能小于在B點(diǎn)的電勢(shì)能，故A錯(cuò)誤；在B點(diǎn)，小球靜止，受重力、電場(chǎng)力和拉力，由于重力和電場(chǎng)力的合力與細(xì)線不共線，故合力不為零，加速度也不為零，故B錯(cuò)誤；類比單擺，小球從A點(diǎn)靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度為0，說(shuō)明弧AB的中點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，小球的速度最大，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球處在弧線中點(diǎn)位置時(shí)切線方向合力為零，沿半徑方向的合力提供向心力，不為零，根據(jù)牛頓第二定律，小球的加速度不為零，故C錯(cuò)誤；由于小球處在弧線中點(diǎn)位置時(shí)切線方向合力為零，因此有，解得：，所以小球所受電場(chǎng)力大于重力，故D正確．

考點(diǎn)：本題考查了帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律、向心力、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系、電場(chǎng)線和電勢(shì)等知識(shí)點(diǎn)．