Question

【題目】如圖所示，在豎直平面內(nèi)有水平向右、場(chǎng)強(qiáng)為E=1×104 N/C的勻強(qiáng)電場(chǎng).在勻強(qiáng)電場(chǎng)中有一根長(zhǎng)L=2 m的絕緣細(xì)線(xiàn)，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為0.08 kg的帶電小球，它靜止時(shí)懸線(xiàn)與豎直方向成37°角，若小球獲得初速度恰能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，取小球在靜止時(shí)的位置為電勢(shì)能零點(diǎn)和重力勢(shì)能零點(diǎn)，cos37°＝0.8，g取10 m/s2.下列說(shuō)法正確( )

A. 小球的帶電荷量q=6×10－5 C

B. 小球動(dòng)能的最小值為1J

C. 小球在運(yùn)動(dòng)至圓周軌跡上的最高點(diǎn)時(shí)有機(jī)械能的最小值

D. 小球繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的電勢(shì)能和機(jī)械能之和保持不變，且為4J

Answer 1

【答案】AB

【解析】A、對(duì)小球進(jìn)行受力分析如上圖所示

可得：解得小球的帶電量為：，故A正確；

B、由于重力和電場(chǎng)力都是恒力，所以它們的合力也是恒力

在圓上各點(diǎn)中，小球在平衡位置A點(diǎn)時(shí)的勢(shì)能（重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和）最小，在平衡位置的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)B點(diǎn)，小球的勢(shì)能最大，由于小球總能量不變，所以在B點(diǎn)的動(dòng)能EkB最小，對(duì)應(yīng)速度vB最小，在B點(diǎn)，小球受到的重力和電場(chǎng)力，其合力作為小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，而繩的拉力恰為零，有：，而，所以，故B正確；

C、由于總能量保持不變，即恒量，所以當(dāng)小球在圓上最左側(cè)的C點(diǎn)時(shí)，電勢(shì)能最大，機(jī)械能最小，故C錯(cuò)誤；

D、由于總能量保持不變，即恒量，由B運(yùn)動(dòng)到A，，，所以，總能量 ，故D錯(cuò)誤；

故選AB。