Question

12．如圖所示，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，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)，已知小球自a點(diǎn)由靜止釋放，沿abc運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，則（　�。�

• A． 小球帶正電
• B． 小球所受重力大于帶電小球所受的靜電力
• C． 小球在b點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最大
• D． 小球在最低點(diǎn)c時(shí)圓環(huán)對(duì)小球的作用力為5mg

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、已知小球自a點(diǎn)由靜止釋放，沿abc運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)速度恰好為零，重力做正功，根據(jù)動(dòng)能定理可知，電場(chǎng)力做負(fù)功，故電荷帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)動(dòng)能定理，從a到d過(guò)程，有：mg•R-qE•R=0
解得：qE=mg
故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)功能關(guān)系，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加；電場(chǎng)力向左，故運(yùn)動(dòng)到d點(diǎn)時(shí)克服電場(chǎng)力做的功最多，電勢(shì)能增加的最多，故C錯(cuò)誤；
D、從A到C的過(guò)程由動(dòng)能定理可得：mg$•2R=\frac{1}{2}m{v}^{2}$
在c點(diǎn)根據(jù)牛頓第二定律可得：${F}_{N}-mg=\frac{m{v}^{2}}{R}$，聯(lián)立解得：F_N=5mg，故D正確
故選：D

點(diǎn)評(píng) 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