题目内容

17.如图所示,在方向向下的匀强电场中,一个带负电的小球被绝缘细线拴住在竖直面内做圆周运动,则(  )
A.小球可能做匀速圆周运动
B.当小球运动到最高点时,线拉力一定最小
C.当小球运动到最低点时,线拉力一定最大
D.当小球运动到最高点时,电势能最小

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,小球运动到最高点时,线的张力一定最小,到达最低点时,小球的速度最大;当重力等于电场力时,小球做匀速圆周运动.当重力小于电场力时,小球运动到最高点时,线的张力一定最大,到达最低点时,小球的速度最小

解答 解:A、小球受到的电场力方向向上,若满足qE=mg,由于小球受到绳子的拉力方向始终与速度垂直,所以小球将做匀速圆周运动,故A正确;
B、小球在电场中受到重力和向上的电场力;当重力大于电场力时,小球运动到最高点时,线的张力一定最小,到达最低点时,小球的速度最大;当重力等于电场力时,小球做匀速圆周运动,速度大小不变;当重力小于电场力时,小球运动到最高点时,线的张力一定最大,到达最低点时,小球的速度最小;故BC错误;
D、由于小球从最高点向下运动过程中,电场力对小球做负功,小球的电势能应增大,所以小球在最高点时电势能最小,故D正确;
故选:AD

点评 本题中题设条件不明,要考虑各种可能的情况进行讨论,分三种情况分析小球的受力情况和运动情

练习册系列答案
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2.用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤是BCD.
(将其选项对应的字母填在横线处)
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图2所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重锤下落的加速度a=$\frac{{({s_2}-{s_1}){f^2}}}{4}$.

(3)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是重锤的质量m.用上述物理量和重锤的加速度a表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=m[g-$\frac{{({s_2}-{s_1}){f^2}}}{4}$].

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