题目内容

【题目】一半径为R的光滑圆环竖直放在水平向右的场强为E的匀强电场中,如图所示,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的带负电小球套在圆环上,并可沿环无摩擦滑动,已知小球自a点由静止释放,沿abc运动到d点时速度恰好为零,由此可知( )

A. 小球所受重力与电场力大小相等

B. 小球在d点时的电势能最小

C. 小球在b点时的机械能最大

D. 小球在圆环上b、c中点时的动能最大

【答案】ACD

【解析】

根据动能定理研究小球从ad的过程,可得到重力与电场力的关系;小球由a点释放,受到重力、电场力和环的弹力作用,根据电场力做功与电势能变化的关系得到电势能的变化情况,根据动能定理判断动能的变化情况.

A、D、根据动能定理,从ad过程,有:mgR-qER=0,解得qE=mg即电场力与重力大小相等,故A正确;

B、根据功能关系,电场力做正功,电势能减小;电场力向左,故运动到b点时电场力做的正功最多,电势能减少的最多,故电势能最小,故B错误

C、根据功能关系,除重力外其余力做功等于机械能的增加量;小球受到重力、电场力和环的弹力作用,弹力沿径向,速度沿着切向,故弹力一直不做功,除重力外只有电场力做功,由于电场力水平向左,故运动到b点时,电场力做的功最多,机械能增量最大,故小球在b点时,机械能最大,故C正确;

D、电场力与重力大小相等,故重力场和电场的复合场中的最低点在bc段圆弧的中点处,小球运动到此处时动能最大;故D正确.

故选ACD.

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