Question

一半徑為R的光滑圓環(huán)豎直放在水平向右場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，如圖所示，環(huán)上a、c是豎直直徑的兩端，b、d是水平直徑的兩端，質(zhì)量為m的帶電小球套在圓環(huán)上，并可沿環(huán)無(wú)摩擦滑動(dòng)．現(xiàn)使小球由a點(diǎn)靜止釋放，沿abc運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，由此可知，小球在b點(diǎn)時(shí)（　�。�

Answer 1

分析：小球由a點(diǎn)釋放，受到重力、電場(chǎng)力和環(huán)的彈力作用，根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系得到電勢(shì)能的變化情況，根據(jù)動(dòng)能定理判斷動(dòng)能的變化情況，根據(jù)除重力外其余力做功判斷機(jī)械能的變化情況．

解答：解：A、小球由a點(diǎn)釋放，受到重力、向左的電場(chǎng)力和環(huán)的彈力作用，小球能沿abc運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)，速度恰好為零，根據(jù)動(dòng)能定理得知，重力做功與克服電場(chǎng)力做功相等，而小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，重力和電場(chǎng)力均做正功，小球經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí)速度不等于零，小球在b點(diǎn)時(shí)的加速度一定不為零，故A錯(cuò)誤；
B、小球a到b過(guò)程，電場(chǎng)力做正功，而且最大，根據(jù)功能關(guān)系除重力外其余力做功等于機(jī)械能的增加量，則知小球在b點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最大．故B正確；
C、由上分析得知，小球在b點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最大，由能量守恒定律得知，小球在b點(diǎn)電勢(shì)能最小．故C錯(cuò)誤．
D、根據(jù)動(dòng)能定理，合力做的功等于動(dòng)能的增加量；從a到d過(guò)程，有：mg?R-qE?R=0
解得 qE=mg
即電場(chǎng)力與重力大小相等，故重力場(chǎng)和電場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中的最低點(diǎn)在bc段圓弧的中點(diǎn)處，小球運(yùn)動(dòng)此處時(shí)動(dòng)能最大，故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是對(duì)小球受力分析后，能夠靈活地運(yùn)用功能關(guān)系列式分析求解．