Question

如圖所示，圓心為O的光滑絕緣環豎直放置，放在水平向右的勻強電場中，一個帶電小球套在圓環上，開始時小球靜止于點P處，點P、O、Q在同一豎直平面內．現讓小球從點M處由靜止釋放，則小球沿圓環運動過程中，第一次出現速度為零的位置是（　　）

A．點N

B．點M

C．點Q、N之間

D．點M、N之間

Answer 1

分析：由題意開始時小球靜止于點P處，說明開始時小球在P點受到的合力為0，對小球進行受力分析，確定出小球的電性，然后根據電場力做功和重力做功之間的關系，以及等效最高點，最后判斷出小球第一次出現速度為零的位置．

解答：解：由題意，開始時小球靜止于點P處，說明開始時小球在P點受到的合力為0，所以使用P點是該小球在復合場中的等效最低點，與之對應的N點就是該復合場中的等效最高點；
對小球在P點進行受力分析，受力平衡時受到：向下的重力，向右上方指向圓心的支持力和向左的電場力，故小球帶負電荷；
讓小球從點M處由靜止釋放，則小球沿圓環向左運動，運動到P點的過程中，重力和電場力都做正功，到達P得的速度達到最大；過P點后小球向右運動．由于開始運動的點M在等效最高點N的左側，根據能量的守恒可知，小球不可能達到N點．根據小球運動的對稱性，小球應可以達到與M對稱的一點，從圖中可以看到該點應在QN之間．即小球沿圓環運動過程中，第一次出現速度為零的位置應在QN之間．所以選項C正確．
故選：C

點評：該題中，小球在復合場中運動，由于沒有摩擦力，所以小球的運動具有左右的對稱性．利用該種類型中運動的對稱性和復合場中的等效最高點與最低點的特性進行解題是解決該類題目的最大技巧．要牢記這種方法．