题目内容
如图所示,质量为m,带电量为-q的小球悬于O点,O点处于水平放置的相距为d、电势差为U的两带电的平行金属板正中,现给小球一个水平初速度,小球恰能在竖直面内做匀速圆周运动,下列正确的是( )
(1)平行金属板中的电场方向竖直向下
(2)小球在未给初速度前悬线张力为mg;
(3)小球做匀速圆周运动时张力大小保持不变
(4)U=
.
(1)平行金属板中的电场方向竖直向下
(2)小球在未给初速度前悬线张力为mg;
(3)小球做匀速圆周运动时张力大小保持不变
(4)U=
mgd |
q |
分析:据题,小球在竖直平面内作匀速圆周运动,则重力与电场力平衡.小球要在竖直平面内作完整的匀速圆周运动,从而得出电场力方向,极板间电压,及绳子的拉力大小不变.
解答:解:(1)由题意可知,小球恰能做匀速圆周运动,则电场力与重力平衡,由拉力提供向心力,从而得出电场力方向竖直向上,由于带负电,所以电场强度方向竖直向下,故符合题意.
(2)小球在未给初速度前,由于重力等于电场力,所以悬线张力为零,故不符合题意;
(3)小球在拉力的作用上,做匀速圆周运动,则有拉力的大小不变,方向指向圆心.故符合题意;
(4)根据电场力等于重力,则有q
=mg,所以U=
,故符合题意,
所以D正确,ABC均错误;
故选:D
(2)小球在未给初速度前,由于重力等于电场力,所以悬线张力为零,故不符合题意;
(3)小球在拉力的作用上,做匀速圆周运动,则有拉力的大小不变,方向指向圆心.故符合题意;
(4)根据电场力等于重力,则有q
U |
d |
mgd |
q |
所以D正确,ABC均错误;
故选:D
点评:本题考查小球在做匀速圆周运动,从运动与力两角度去分析,让学生更能理解在竖直平面内的匀速圆周.
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