【題目】如圖所示,光滑絕緣的圓弧細管道GH固定在水平地面上,底端H與地面相切,帶電小球a用絕緣桿(未畫出)固定在細管道的圓心位置。質(zhì)量為m且可視為質(zhì)點的帶電小球bG端口由靜止釋放,運動到H端口時對外軌的壓力大小為 mg,在此過程中( 。

A.小球b的向心加速度逐漸變小

B.管道對小球b的作用力逐漸變小

C.小球b所受庫侖力大小始終為2mg

D.絕緣桿對小球的作用力先變大后變小

【答案】C

【解析】

A.小球b所受庫侖力和管道的彈力始終與速度垂直,即只有重力做功,速度越來越大,根據(jù)公式可知,小球b的向心加速度逐漸變大,故A錯誤;

B.小球bG點下滑,任一點的速度均為軌跡的切線方向,設速度方向與豎直向下的重力之間的夾角為,則在任一點根據(jù)牛頓第二定律有

由于庫侖力大小不變,速度逐漸增大,可知逐漸增大,故B錯誤;

C.小球bG點下滑,設到達H點的速度為,根據(jù)機械能守恒

H點根據(jù)牛頓第二定律有

根據(jù)根據(jù)題意有

聯(lián)立可以得到

C正確;

D.由于a球處于平衡狀態(tài),則絕緣桿對小球a的作用力的大小等于小球a的重力和庫侖引力的矢量和,由于小球a的重力不變,但庫侖引力大小不變,但是方向逐漸向下,則可知絕緣桿對小球a的作用力逐漸變大,故D錯誤。

故選C

練習冊系列答案
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2)用刻度尺測量水平桌面到水平地面的高度 H;

3)用刻度尺測量 __________________________________

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A.彈簧與桿垂直時,小球速度最大

B.彈簧與桿垂直時,小球的動能與重力勢能之和最大

C.小球下滑至最低點的過程中,彈簧的彈性勢能增加量小于mgh

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