题目内容
如图所示,水平向左的匀强电场场强大小为E,一根不可伸长的绝缘细线长度为L,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,然后由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成角θ=60°的位置B时速度为零.以下说法中正确的是( )
分析:类比单摆,小球从A点静止释放,运动到B点速度为0,说明弧AB的中点是运动的最低点,对小球进行受力分析,小球处在弧线中点位置时切线方向合力为零,再根据几何关系可以求出Eq,球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,此时对小球受力分析,再根据几何关系即可解题.
解答:解:A:沿电场线的方向电势降落,所以A点的电势高于B点的电势,故A正确;
B:类比单摆,根据对称性可知,小球处在弧线中点位置时切线方向合力为零,此时细线与水平方向夹角恰为30°,根据三角函数关系可得:
qEsin30°=mgcos30°,化简可知Eq=
mg,选项B正确;
C:小球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,此时对小球受力分析可知:T=qEcos60°+mgsin60°,故细线拉力T=
mg,选项C错误;
D:小球从A到B,沿电场线方向运动的有效距离:△L=L-Lcosθ=
L,所以电场力做功:W=qE△L=
EqL,故D错误.
故选AB.
B:类比单摆,根据对称性可知,小球处在弧线中点位置时切线方向合力为零,此时细线与水平方向夹角恰为30°,根据三角函数关系可得:
qEsin30°=mgcos30°,化简可知Eq=
3 |
C:小球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,此时对小球受力分析可知:T=qEcos60°+mgsin60°,故细线拉力T=
3 |
D:小球从A到B,沿电场线方向运动的有效距离:△L=L-Lcosθ=
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2 |
故选AB.
点评:本题要求同学们能正确的对物体进行受力分析,并能联想到已学的物理模型,根据相关公式解题.
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