【点睛】解这类问题的关键要熟悉功能关系,也就是什么力做功量度什么能的变化,并能建立定量关系。
7.如图所示,在竖直平面内有水平向左的匀强电场,在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线,细线一端固定在O点,另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角,此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,重力加速度为g。下列说法正确的是
A. 匀强电场的电场强度E=
B. 小球动能的最小值为Ek=
C. 小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D. 小球从初始位置开始,在竖直平面内运动一周的过程中,其电势能先减小后增大
【答案】AB
【解析】
【分析】
小球静止时悬线与竖直方向成θ角,受重力、拉力和电场力,三力平衡,根据平衡条件列式求解场强的大小;小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,在等效最高点A速度最小,根据牛顿第二定律列式求解最小速度,得到最小动能;小球运动过程中只有重力和电场力做功,故重力势能、电势能和动能之和守恒,机械能最小的位置即为电势能最大的位置.
【详解】小球静止时悬线与竖直方向成θ角,受重力、拉力和电场力,三力平衡,根据平衡条件,有:mgtanθ=qE,解得,选项A正确;