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如图所示,一半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在场强方向水平向右、大小为E的匀强电场中,环上a、c是竖直直径的两端,b、d是水平直径的两端。质量为m的带电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放后经路径abc运动到d点时的速度恰好为零,由此
如图所示,一半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在场强方向水平向右、大小为E的匀强电场中,环上a、c是竖直直径的两端,b、d是水平直径的两端。质量为m的带电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放后经路径abc运动到d点时的速度恰好为零,由此
admin
2019-08-07
12
问题
如图所示,一半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在场强方向水平向右、大小为E的匀强电场中,环上a、c是竖直直径的两端,b、d是水平直径的两端。质量为m的带电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放后经路径abc运动到d点时的速度恰好为零,由此可知( )。
选项
A、小球在a点时的加速度为零
B、小球在d点时的电势能最大
C、小球在b点时的动能最大
D、小球在c点时的机械能最大
答案
B
解析
通过分析可知,小球带负电,小球速度为零,故向心加速度为零,竖直方向上,重力和支持力平衡,水平方向上,小球受电场力,故小球在a点时加速度不为零,A项错误。根据功能关系,电场力做负功,电势能增加;小球所受电场力水平向左,故小球运动到d点时电势能最大,B项正确。从a到d过程中,重力做功W
G
,克服电场力做功W
E
,由动能定理有W
G
-W
E
=0,则W
G
=W
E
;从a到b过程中,重力做功W
G
,电场力做功W
E
,由动能定理E
k
=W
G
+W
E
=2W
G
;从a到c过程中,重力做功2W
G
,电场力做功为零,由动能定理E
k
=2W
G
。可见,小球在bc段圆弧的中点处类似单摆的平衡位置,此时动能最大,C项错误。小球运动到b点时,电场力做功最多,根据功能关系,小球在b点时的机械能最大,D项错误。故本题选B。
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物理学科知识与教学能力题库教师资格分类
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物理学科知识与教学能力
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