如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直...
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问题详情:
如图所示,在竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管的圆心O处固定一点电荷,将质量为m,带电量为+q的小球从圆弧管的水平直径端点A由静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则固定于圆心处的点电荷在A B弧中点处的电场强度大小为 ( )
A.3mg/q B.mg/q
C.2mg/q D.4mg/q
【回答】
A
【分析】
带电小球沿竖直放置的光滑半圆弧绝缘细管从A点静止释放,当滑到最低点时,对管壁恰好无压力.在下滑过程中由动能定理可求出最低点的速度大小,从而由牛顿第二定律可求出电场力,从而确定电场强度大小.
【详解】
设圆的半径是r,由A到B,由动能定理得:mgr=mv2;在B点,对小球由牛顿第二定律得:qE−mg=;联立以上两式解得: ;由于是点电荷-Q形成的电场,由得到,等势面上各处的场强大小均相等,即AB弧中点处的电场强度为,故选A.
【点睛】
小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力.并不是电场力等于重力,而是电场力与重力提供向心力去做圆周运动.
知识点:电场 电场强度
题型:选择题