题目内容

4.如图所示,用绝缘细线拴一个带负电的小球,让它在竖直向下的匀强电场中绕O点做竖直平面内的圆周运动,a、b两点分别是圆周的最高点和最低点,则(  )
A.小球经过a点时,线中的张力最大B.小球经过b点时,电势能最小
C.小球经过a点时,电势能最小D.小球经过b点时,机械能最小

分析 分析小球所受重力与电场力的大小关系:当重力大于电场力时,小球运动到最高点a时,线的张力一定最小,到达最低点b时,小球的速度最大;当重力等于于电场力时,小球做匀速圆周运动.当重力小于电场力时,小球运动到最高点a时,线的张力一定最大,到达最低点b时,小球的速度最小;根据电场力做功判断电势能的高低.根据除重力以外其它力做功判断机械能的大小.

解答 解:A、当电场力小于重力,小球运动到a点时,速度最小,根据牛顿第二定律知,拉力最小.故A错误.
B、小球从a点运动到b点的过程中,电场力做负功,电势能增加.所以小球过b点时,电势能最大.故B错误.
C、从a到b,电势能增加,所以a点电势能最小.故C正确.
D、从a到b,除重力以外,电场力做负功,机械能减小,所以b点机械能最小.故D正确.
故选:CD.

点评 解决本题的关键要讨论重力和电场力的大小关系,从而确定在竖直平面内圆周运动的等效最高点和最低点.以及知道电场力做正功,电势能减小,电场力做负功,电势能增加.知道除重力以外其它力做的功等于机械能的增量.

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