高中物理问题求解,有加分

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/17 13:34:03
一个半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在方向,场强为正的匀强电场中,如图
环上AC是竖直直径的两端,BD是水平直径的两端,质量为M的带点小球套在圆环上,并可沿圆环无摩擦运动,已知小球自A点静止释放,沿ABC运动到D点时的速度恰好为0,由此可知
A.小球在D点的加速度为0
B.小球在D点时的电势能最小
C.小球在B点时机械能最大
D.小球在B点时的动能最大
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一个半径为R的绝缘光滑圆环竖直放置在方向,场强为正的匀强电场中,如图环上AC是竖直直径的两端,BD是水平直径的两端,质量为M的带点小球套在圆环上,并可沿圆环无摩擦运动,已知小球自A点静止释放,沿ABC运动到D点时的速度恰好为0,由此可知
A.小球在D点的加速度为0
B.小球在D点时的电势能最小
C.小球在B点时机械能最大
D.小球在B点时的动能最大
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圆环是“光滑”的,小球在运动过程中受到三个力:重力、电场力、支持力。
支持力总是沿半径方向,与运动方向垂直,支持力总不做功。
小球从静止沿ABC,而不是沿ADC运动,可知小球带“负电”。
从A到D,重力做正功,电场力做负功,动能变化为零。重力做的功,就等于克服电场力做功。mg*R=qE*R,故,重力与电场力相等,mg=qE。
在小球的运动过程中,重力和电场力的大小和方向都是不变的,故它们的合力也是不变的。它们的合力“与竖直方向成45°斜向左下方”。

A、小球在D点,速度为零,向心加速度就为零(电场力与支持力平衡)。沿切线方向的加速度,就是向下的重力产生的。
故,小球在D点的加速度:a=g,方向向下。

B、电场力做正功,电势能减少。故,小球在运动过程中,在B点时的电势能最小。
(或者,根据沿电场线方向电势降低,B点电势最高,而小球带负电,故小球在B点的电势能最少)

C、从能量转化的角度看,小球在运动过程中,就是电势能和机械能的相互转化。当电势能最小时,机械能就最大。
小球在B处电势能最小,机械能也就最大。

D、据“动能定理”,动能最大处,就是合力做功最大处。合力“与竖直方向成45°斜向左下方”,合力做功最大处,就在BC之间的“中点”处。
设BC中点为E,小球在运动整个过程中,在E处的动能最大。

综上所述,C选项是对的,其它都是错的。

选C

小球的运动轨迹是ABC 说明小球受到向左的电场力 等效力场方向为左下