Question

如圖所示，在場強大小為E的勻強電場中，一根不可伸長的絕緣細線一端拴一個質量為m、電荷量為q的帶負電小球，另一端固定在O點，把小球拉到使細線水平的位置A，然后將小球由靜止釋放，小球沿弧線運動到細線與水平方向成θ=60°的位置B時速度為零．以下說法正確的是（　　）

• A．小球在B點時只是速度瞬間為零但并非平衡
• B．小球重力與電場力的關系是Eq=

  3

  mg
• C．小球重力與電場力的關系是mg=

  3

   Eq
• D．由A到B小球電勢能的增加量等于重力勢能的減小量

Answer 1

分析：小球受重力、電場力和拉力，將重力和電場力合成，等效成新重力，故小球在A、B間做小角度擺動，做類似單擺的運動，平衡位置在AB弧的中點；在AB圓弧的中點，等效重力方向與細線方向平行，運用合成法得到重力和電場力的關系；根據功能關系分析由A到B小球電勢能的增加量與重力勢能的減小量的關系．

解答：解：A、小球受重力、電場力和拉力，從A到B，物體先加速后減速，平衡點在AB圓弧的中點，故A正確；
B、C、小球在A、B間做小角度擺動，做類似單擺的運動，平衡位置在AB弧的中點；在AB圓弧的中點，等效重力方向與細線方向平行，如圖所示：

由幾何關系得到：tan30°=

G

F

，解得：F=

3

G；
由于F=qE，故Eq=

3

mg，故B正確，C錯誤；
D、由A到B過程，只有重力和電場力做功，重力做功等于重力勢能的減小量，電場力做功等于電勢能的減小量，故小球的機械能和電勢能之和守恒，由于A、B兩點的動能為零，故由A到B小球電勢能的增加量等于重力勢能的減小量，故D正確；
故選ABD．

點評：本題關鍵是明確小球的受力情況和運動情況，知道小球做類似單擺的擺動，平衡點在AB圓弧的中點．