Question

如图所示，圆心为O的光滑绝缘环竖直放置，放在水平向右的匀强电场中，一个带电小球套在圆环上，开始时小球静止于点P处，点P、O、Q在同一竖直平面内．现让小球从点M处由静止释放，则小球沿圆环运动过程中，第一次出现速度为零的位置是（　　）

A．点N

B．点M

C．点Q、N之间

D．点M、N之间

Answer 1

分析：由题意开始时小球静止于点P处，说明开始时小球在P点受到的合力为0，对小球进行受力分析，确定出小球的电性，然后根据电场力做功和重力做功之间的关系，以及等效最高点，最后判断出小球第一次出现速度为零的位置．

解答：解：由题意，开始时小球静止于点P处，说明开始时小球在P点受到的合力为0，所以使用P点是该小球在复合场中的等效最低点，与之对应的N点就是该复合场中的等效最高点；
对小球在P点进行受力分析，受力平衡时受到：向下的重力，向右上方指向圆心的支持力和向左的电场力，故小球带负电荷；
让小球从点M处由静止释放，则小球沿圆环向左运动，运动到P点的过程中，重力和电场力都做正功，到达P得的速度达到最大；过P点后小球向右运动．由于开始运动的点M在等效最高点N的左侧，根据能量的守恒可知，小球不可能达到N点．根据小球运动的对称性，小球应可以达到与M对称的一点，从图中可以看到该点应在QN之间．即小球沿圆环运动过程中，第一次出现速度为零的位置应在QN之间．所以选项C正确．
故选：C

点评：该题中，小球在复合场中运动，由于没有摩擦力，所以小球的运动具有左右的对称性．利用该种类型中运动的对称性和复合场中的等效最高点与最低点的特性进行解题是解决该类题目的最大技巧．要牢记这种方法．