题目内容

如图所示,在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一个点电荷,将一个质量为m、带电荷量为q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B处时,对管壁恰好无压力,则处于圆心处的点电荷在AB弧中点处的电场强度的大小为

A.

Emg/q

B.

E=2mg/q

C.

E=3mg/q

D.

无法计算

答案:C
解析:

  由于小球下滑过程中电场力沿半径方向,总与速度垂直,所以电场力不做功,该过程小球的机械能守恒.设小球滑到最低点B处时速度为v,则有:

  mgRmv2

  小球在B点时对管壁恰好无压力,则小球只受重力和电场力的作用,电场力指向圆心,二者的合力提供小球做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律可得:

  Eqmgm

  联立以上两式解得:E

  所以本题正确选项是C.


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