题目内容
【题目】如图所示，在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104 N/C的匀强电场．在匀强电场中有一根长L=2 m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系一质量为0．08 kg的带电小球，它静止时悬线与竖直方向成37°角，若小球获得初速度恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能零点和重力势能零点，cos37°＝0．8，g取10 m/s2．下列说法正确
A．小球的带电荷量q=6×10－5 C
B．小球动能的最小值为1J
C．小球在运动至圆周轨迹上的最高点时有机械能的最小值
D．小球绕O点在竖直平面内做圆周运动的电势能和机械能之和保持不变，且为4J
【答案】AB
【解析】
试题分析：对小球进行受力分析如图所示，
可得：mgtan37°=qE．解得小球的带电量为：
，选项A正确．
由于重力和电场力都是恒力，所以它们的合力也是恒力．在圆上各点中，小球在平衡位置A点时的势能（重力势能和电势能之和）最小，在平衡位置的对称点B点，小球的势能最大，由于小球总能量不变，所以在B点的动能EkB最小，对应速度vB最小，在B点，小球受到的重力和电场力，其合力作为小球做圆周运动的向心力，而绳的拉力恰为零，有：
，而
，所以EKB=
mvB2=
F合L=
×1×2J=1J，选项B正确；由于总能量保持不变，即Ek+EPG+EPE=恒量．所以当小球在圆上最左侧的C点时，电势能EPE最大，机械能最小，选项C错误；由B运动到A，W合力=-（EPA-EPB），W合力=F合2L，所以EPB=4J，总能量E=EPB+EkB=5J．选项D错误；故选AB．
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