Question

一半徑為R的絕緣光滑圓環(huán)豎直放置在方向水平向右的、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)，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)的速度恰好為零，由此可知（ ）
A．小球在d點(diǎn)時(shí)的加速度為零
B．小球在d點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最大
C．小球在b點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最大
D．小球在b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大

Answer 1

【答案】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)，即球由靜到動(dòng)再到靜，故球在a點(diǎn)的加速度一定不為零，故A錯(cuò)誤；
B、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B正確；
C、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；小球受到重力、電場(chǎng)力和環(huán)的彈力作用，彈力沿徑向，速度沿著切向，故彈力一直不做功，除重力外只有電場(chǎng)力做功，由于電場(chǎng)力水平向左，故運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力做的功最多，機(jī)械能增量最大，故C正確；
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：BC．
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．