Question

如圖所示，在勻強(qiáng)電場中，一根不可伸長的絕緣細(xì)線一端拴一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負(fù)電小球，另一端固定在O點(diǎn)。把小球拉到使細(xì)線水平的位置A，然后由靜止釋放，小球沿圓弧運(yùn)動到細(xì)線與水平成的位置B時速度恰好為零（小球在運(yùn)動過程電量不變）。以下說法正確的是

A．小球在A點(diǎn)的電勢能大于在B點(diǎn)的電勢能

B．小球在B點(diǎn)時，其加速度大小為零

C．小球在AB弧線中點(diǎn)時，小球的加速度大小為零

D．小球在AB弧線中點(diǎn)時，所受電場力大于重力

Answer 1

D

試題分析：對小球受力分析，小球受有豎直向下的重力、水平向右的電場力和細(xì)線對它的拉力，其中拉力方向始終與速度方向垂直不做功，重力做正功，根據(jù)，又沿電場線的方向電勢降落，A點(diǎn)的電勢高于B點(diǎn)的電勢，則，，所以電場力做負(fù)功， 由電場力做功與電勢能關(guān)系知，小球在A點(diǎn)的電勢能小于在B點(diǎn)的電勢能，故A錯誤；在B點(diǎn)，小球靜止，受重力、電場力和拉力，由于重力和電場力的合力與細(xì)線不共線，故合力不為零，加速度也不為零，故B錯誤；類比單擺，小球從A點(diǎn)靜止釋放，運(yùn)動到B點(diǎn)速度為0，說明弧AB的中點(diǎn)是運(yùn)動的最低點(diǎn)，小球的速度最大，對小球進(jìn)行受力分析，小球處在弧線中點(diǎn)位置時切線方向合力為零，沿半徑方向的合力提供向心力，不為零，根據(jù)牛頓第二定律，小球的加速度不為零，故C錯誤；由于小球處在弧線中點(diǎn)位置時切線方向合力為零，因此有，解得：，所以小球所受電場力大于重力，故D正確．