如圖為位于豎直平面內的由絕緣細管制成的光滑圓弧,在圓心O處放置一點電荷,將質量為m,帶電量為q的小球從圓弧細管的水平直徑端點A處靜止釋放,小球沿細管滑到最低點B時,對管壁恰好無壓力.則(  )
分析:小球沿細管滑到最低點B過程中,只有重力做功,小球的機械能守恒.小球到達B點時對管壁恰好無壓力,則由重力和點電荷對的電場力的合力提供向心力,根據(jù)機械能守恒定律求出小球到達B點時的速度,由牛頓第二定律求出電場力的大小.
解答:解:A、B:由于點電荷放在圓心處,所以圓弧是點電荷的一個等勢面,帶電量為q的小球從圓弧細管的水平直徑端點A處靜止釋放后,只有電場力做功,小球的機械能守恒,所以小球能夠沿細管滑到水平直徑的另一端點C處.故A錯誤,B正確;
C、設細管的半徑為R,小球到達B點時速度大小為v.小球從A滑到B的過程,由機械能守恒定律得,
mgR=
1
2
mv2

小球經(jīng)過B點時,電場力與重力的合力提供向心力,由牛頓第二定律得:qE-mg=
mv2
R

代入數(shù)據(jù)得:Eq=3mg,E=
3mg
q
.故C正確;
D:在整個滑動的過程中,電場力和彈力都不做功,只有重力做功,所以機械能守恒,點電荷的正負不會影響小球在細管中的運動狀態(tài).故D錯誤.
故選:BC.
點評:本題是機械能守恒定律和牛頓第二定律的綜合應用.對于圓周運動,常常不單獨出題,會和動能定理、機械能守恒結合應用.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?孝感模擬)如圖,位于豎直平面內的四分之一光滑圓弧軌道半徑為R.軌道底端距地面的高度為H.質量為m的B球靜止在圓弧軌道的底端.將質量為M的A球從圓弧軌道上的某點由靜止釋放.它沿軌道滑下后與B球發(fā)生正碰.A、B兩球落地時,水平通過的距離分別是s1和s2.已知M>m,重力加速度為g..不計空氣阻力.
求:(1)B球被碰后落地的時間;
(2)A球釋放的位置距圓軌道底端的高度.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖,位于豎直平面內的固定光滑圓軌道與水平面相切于M點,與豎直墻相切于點A,豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為600,C是圓環(huán)軌道的圓心,D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(DM遠小于CM)。已知在同一時刻:a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點;c球由C點自由下落到M點;d球從D點靜止出發(fā)沿圓環(huán)運動到M點。則(  )

A、a球最先到達M點

B、b球最先到達M點

C、c球最先到達M點    

D、d球最先到達M點

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年江蘇省江都市大橋中學高二下學期期末考試物理試卷(帶解析) 題型:單選題

如圖,位于豎直平面內的固定光滑圓軌道與水平面相切于M點,與豎直墻相切于點A,豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為600,C是圓環(huán)軌道的圓心,D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(DM遠小于CM)。已知在同一時刻:a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點;c球由C點自由下落到M點;d球從D點靜止出發(fā)沿圓環(huán)運動到M點。則( )

A、a球最先到達M點
B、b球最先到達M點
C、c球最先到達M點    
D、d球最先到達M點

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科目:高中物理 來源:2014屆江蘇省江都市高二下學期期末考試物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖,位于豎直平面內的固定光滑圓軌道與水平面相切于M點,與豎直墻相切于點A,豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為600,C是圓環(huán)軌道的圓心,D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(DM遠小于CM)。已知在同一時刻:a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點;c球由C點自由下落到M點;d球從D點靜止出發(fā)沿圓環(huán)運動到M點。則( )

A、a球最先到達M點

B、b球最先到達M點

C、c球最先到達M點    

D、d球最先到達M點

 

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