题目内容
【题目】如图所示,绝缘材料制成的半径为R的内壁光滑圆轨道,竖直放置在水平地面上且左右恰被光滑挡板挡住,圆心O点固定着电荷量为Q 的场源点电荷,一电荷量为q、可视为质点的带电小球沿内壁做圆周运动,当小球运动到最高点A 时,地面对轨道的弹力恰好为零。若轨道与小球的质量均为m, Q≥q>0,忽略小球的电荷对Q形成的电场的影响,重力加速度为g,静电力常量为k。下列说法中正确的是( )
A. 轨道内壁的电场强度处处相同
B. 轨道内壁的电势处处相等
C. 运动到最低点C时,小球对轨道的压力大小为7mg
D. 运动到与圆心等高的B点时,小球对轨道的压力大小为4mg—k
【答案】BC
【解析】
点电荷的场强特点,轨道内壁的到圆心的距离相等,场强大小相等,方向不同,故A错误;点电荷的等势面是距离不等的同心圆,则轨道内壁的电势处处相等,故B正确;当小球运动到最高点A时,地面对轨道的弹力恰好为零,则小球对轨道的弹力FNA=mg。对小球有:;对AC应用动能定律有:
mvA2+mg2R=
mvC2;对C点受力分析,根据牛顿第二定律有:
;联立解得:FNC=7mg;根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力大小为7mg。故C正确;对B点受力分析,根据牛顿第二定律有:
;对AB应用动能定律有:
mvA2+mgR=
mvB2;联立解得:FNB=4mg;根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力大小为4mg,故D错误;故选BC。