Question

4．如图所示，用绝缘细线拴一个带负电的小球，让它在竖直向下的匀强电场中绕O点做竖直平面内的圆周运动，a、b两点分别是圆周的最高点和最低点，则（　　）

• A． 小球经过a点时，线中的张力最大
• B． 小球经过b点时，电势能最小
• C． 小球经过a点时，电势能最小
• D． 小球经过b点时，机械能最小

Answer 1

分析 分析小球所受重力与电场力的大小关系：当重力大于电场力时，小球运动到最高点a时，线的张力一定最小，到达最低点b时，小球的速度最大；当重力等于于电场力时，小球做匀速圆周运动．当重力小于电场力时，小球运动到最高点a时，线的张力一定最大，到达最低点b时，小球的速度最小；根据电场力做功判断电势能的高低．根据除重力以外其它力做功判断机械能的大小．

解答 解：A、当电场力小于重力，小球运动到a点时，速度最小，根据牛顿第二定律知，拉力最小．故A错误．
B、小球从a点运动到b点的过程中，电场力做负功，电势能增加．所以小球过b点时，电势能最大．故B错误．
C、从a到b，电势能增加，所以a点电势能最小．故C正确．
D、从a到b，除重力以外，电场力做负功，机械能减小，所以b点机械能最小．故D正确．
故选：CD．

点评 解决本题的关键要讨论重力和电场力的大小关系，从而确定在竖直平面内圆周运动的等效最高点和最低点．以及知道电场力做正功，电势能减小，电场力做负功，电势能增加．知道除重力以外其它力做的功等于机械能的增量．