在光滑绝缘的水平面上,存在一个水平方向的匀强电场,电场强度大小为E,在该电场中一个半径为R的圆周,其中PQ为直径,C为圆周上的一点,在O点将一带正电的小球以相同的初速率向各个

问题描述:

在光滑绝缘的水平面上,存在一个水平方向的匀强电场,电场强度大小为E,在该电场中一个半径为R的圆周,其中PQ为直径,C为圆周上的一点,在O点将一带正电的小球以相同的初速率向各个方向水平射出时,小球可以到达圆周的任何点,但小球到达C点时的速度最大,已知PQ与PC间的夹角为θ=30°,则关于该电场强度E的方向及PC间的电势差大小说法正确的是(  )
A. E的方向为由P指向Q,UPC=

3
ER
B. E的方向为由Q指向C,UPC=
3ER
2

C. E的方向为由P指向C,UPC=2ER
D. E的方向为由O指向C,UPC=
3ER
2

从O点运动到C点,根据动能定理qUOC=Ek,因为到达C点时的小球的动能最大,所以UOC最大,即在圆周上找不到与C电势相等的点.所以与C点电势相等的点在过C点的切线上.所以E的方向为由O指向C,
连接CO,并延长,如图:则∠PCD=θ=30°.
UPC=PC•cosθ•E=E•2R•cosθ•cosθ=E•2R•cos230°=

3ER
2

故选:D