Question

【題目】如圖所示，帶電小球a由絕緣細線PM和PN懸掛而處于靜止狀態，其中PM水平，地面上固定一絕緣且內壁光滑的圓弧細管道GH，圓心P與a球位置重合，管道底端H與水平地面相切，一質量為m可視為質點的帶電小球b從G端口由靜止釋放，當小球b運動到H端時對管道壁恰好無壓力，重力加速度為g。在小球b由G滑到H過程中，下列說法中正確的是

A. 小球b機械能逐漸減小

B. 小球b所受庫侖力大小始終為2mg

C. 小球b加速度大小先變大后變小

D. 細線PM的拉力先增大后減小

Answer 1

【答案】D

【解析】

A、小球b運動過程管道支持力和電場力不做功，故只有重力做功，那么機械能守恒，故A錯誤；

B、對小球b運動過程應用機械能守恒可得：，由小球在H點時對管道壁恰好無壓力，根據牛頓第二定律可得：，所以小球b受到的庫侖力，方向豎直向上；又有庫侖力，所以，庫侖力大小不變，故選項B錯誤；

C、設b與a的連線與水平方向的夾角為，則有，任意位置加速度為向心加速度和切向加速度合成，即，下滑過程中從0增大，可知小球b加速度一直變大，故選項C錯誤；

D、設PN與豎直方向的夾角為α，對球a受力平衡，在豎直方向可得，在水平方向可得，解得，下滑過程中從0增大，細線PM的拉力先增大后減小，故選項D正確；

故選選項D。