Question

一半徑為R的光滑圓環(huán)豎直放在水平向右的場(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)速度恰好為零，由此可知（　�。�

A．小球在b點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最小

B．小球在c點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大

C．小球在d點(diǎn)時(shí)的電勢(shì)能最小

D．小球所受重力與電場(chǎng)力大小相等

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：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A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；
B、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B錯(cuò)誤，D正確．
故選：D．

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．