Question

10．如圖所示，一個(gè)絕緣光滑半圓環(huán)軌道放在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)E中，在半圓環(huán)的上端，一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球由靜止開始沿軌道運(yùn)動(dòng)，則（　　）

• A． 小球運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒
• B． 在最低點(diǎn)球?qū)Νh(huán)的壓力為mg
• C． 在最低點(diǎn)球?qū)Νh(huán)的壓力為3（mg+qE）
• D． 小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大

Answer 1

分析 小球運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力做功，機(jī)械能不守恒．根據(jù)動(dòng)能定理知小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大．根據(jù)動(dòng)能定理求出小球經(jīng)過在最低點(diǎn)時(shí)的速度，由牛頓第二定律求出環(huán)對(duì)球的支持力，得到球?qū)Νh(huán)的壓力．

解答 解：
A、小球運(yùn)動(dòng)過程中電場(chǎng)力做功，機(jī)械能不守恒．故A錯(cuò)誤．
B、小球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程，根據(jù)動(dòng)能定理得：（mg+qE）R=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$ 又由N-mg-qE=$\frac{m{v}^{2}}{R}$，聯(lián)立解得N=3（mg+qE）．故B錯(cuò)誤，C正確．
小球從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)的過程中，合力做正功，則根據(jù)動(dòng)能定理得知，動(dòng)能增加，速率增大，所以小球經(jīng)過環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)速度最大．故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評(píng) 本題是帶電體在勻強(qiáng)電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的問題，由動(dòng)能定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合求解是常用的思路．