题目内容

20.如图所示,真空中存在一个水平向左的匀强电场,场强大小为E.一根不可伸长的绝缘细线长为l,细线一端拴一个质量为m、电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点,把小球拉到使细线水平的位置A,由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平方向成θ=60°角的位置B时速度为零.以下说法中正确的是(  )
A.小球在B位置处于平衡状态
B.小球受到的重力与电场力的关系是$\sqrt{3}$Eq=mg
C.小球将在AB之间往复运动,且幅度将一直不变
D.小球从A运动到B过程中,电场力对其做的功为-$\frac{1}{2}$qEl

分析 小球从A点静止释放,运动到B点速度为0,对小球进行受力分析:小球到达B点时速度为零,向心力为零,沿细线方向合力为零,确定其合力,判断是否平衡,根据动能定理列式,求电场力的大小.根据电场力做功公式W=qEd,d是沿电场线方向有效距离,求电场力做功.运用单摆进行类比,分析振幅.

解答 解:A、小球到达B点时速度为零,向心力为零,则沿细线方向合力为零,而小球有沿圆弧的切向分力,故在B点小球的合力不为零,不是平衡状态.故A错误;
B、根据动能定理得:mglsinθ-qEl(1-cosθ)=0,解得:Eq=$\sqrt{3}$mg,故B错误;
C、类比单摆,小球将在AB之间往复运动,能量守恒,振幅不变.故C正确.
D、小球从A到B,沿电场线方向运动的有效距离:d=l-lcosθ=$\frac{1}{2}$l,所以电场力做功:W=-qEd=-$\frac{1}{2}$Eql,故D正确.
故选:CD.

点评 此题要求同学们能正确进行受力,并能联想到已学过的物理模型,根据相关公式解题.

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