Question

如圖所示，用絕緣細線拴一個帶負電的小球，讓它在豎直向下的勻強電場中繞O點做豎直平面內的圓周運動，a、b兩點分別是圓周的最高點和最低點，則（　　）

A．小球經過a點時，線中的張力最小

B．小球經過b點時，電勢能最小

C．小球經過a點時，電勢能最小

D．小球經過b點時，機械能最小

Answer 1

分析：分析小球所受重力與電場力的大小關系：當重力大于電場力時，小球運動到最高點a時，線的張力一定最小，到達最低點b時，小球的速度最大；當重力等于于電場力時，小球做勻速圓周運動．當重力小于電場力時，小球運動到最高點a時，線的張力一定最大，到達最低點b時，小球的速度最小；根據電場力做功判斷電勢能的高低．根據除重力以外其它力做功判斷機械能的大小．

解答：解：A、當電場力大于重力，小球運動到a點時，速度最大，根據牛頓第二定律知，拉力最大．故A錯誤．
B、小球從a點運動到b點的過程中，電場力做負功，電勢能增加．所以小球過b點時，電勢能最大．故B錯誤．
C、從a到b，電勢能增加，所以a點電勢能最小．故C正確．
D、從a到b，除重力以外，電場力做負功，機械能減小，所以b點機械能最小．故D正確．
故選CD．

點評：解決本題的關鍵要討論重力和電場力的大小關系，從而確定在豎直平面內圓周運動的等效最高點和最低點．以及知道電場力做正功，電勢能減小，電場力做負功，電勢能增加．知道除重力以外其它力做的功等于機械能的增量．