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精英家教网如图所示,MPQO为有界的竖直向下的匀强电场,场强度为E,ACB为光滑固定的半圆形轨道,轨道半径为R,A、B为圆水平直径的两个端点,AC为
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圆弧.一个质量为m,电荷量为-q的带电小球,从A点正上方高为H处由静止释放,并从A点沿切线进入半圆轨道.不计空气阻力及一切能量损失,关于带电小球的运动情况,下列说法正确的是(  )
A、小球一定能从B点离开轨道
B、小球到达C点的速度可能为零
C、若Eq=
1
2
mg,且H大于R时,小球能从B点离开且上升的高度为H-
R
2
D、小球在AC部分不可能做匀速圆周运动
分析:当小球的重力与电场力平衡,小球进入轨道,靠弹力提供向心力,做匀速圆周运动.根据动能定理判断上升的高度与H的关系..通过假设法判断小球到达C点的速度能否为零,若能为零,根据动能定理知,电场力做功做功等于重力做功,则电场力大于重力,无法做圆周运动.
解答:解:
A、小球进入圆轨道后,受到竖直向下的重力、竖直向上的电场力和沿半径方向的轨道的弹力.电场力做负功,重力做正功,由于题中没有给出H与R、E的关系,所以小球不一定能从B点离开轨道,故A错误;
B、若小球到达C点的速度为零,则电场力必定大于重力,则小球不可能沿半圆轨道运动,所以小球到达C点的速度不可能为零.故B错误.
C、若Eq=
1
2
mg,且H大于R时,设小球从B点离开上升的高度为h.
对小球整个运动过程,由动能定理得:
  mg(H-h)-qER=0
解得,h=H-
R
2
.故C正确.
D、若重力大小等于电场力大小,小球进入轨道,靠弹力提供向心力,所以小球在AC部分可能做匀速圆周运动,故D错误.
故选:C.
点评:本题考查了带电小球在电场和重力场中的运动,综合运用了动能定理、牛顿第二定律等知识,综合性强,对学生的能力要求较高.
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