如图所示,一个绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场E中,在环与环圆心等高处有一个质量为m、带电量为+q的小球由静止开始沿轨道运动,则(  )A. 小球运动过程中机械能守恒B. 小球经过环的最低点时速度最大C. 在最低点时球对环的压力为(mg+qE)D. 在最低点时球对环的压力为3(mg+qE)

问题描述:

如图所示,一个绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场E中,在环与环圆心等高处有一个质量为m、带电量为+q的小球由静止开始沿轨道运动,则(  )
A. 小球运动过程中机械能守恒
B. 小球经过环的最低点时速度最大
C. 在最低点时球对环的压力为(mg+qE)
D. 在最低点时球对环的压力为3(mg+qE)

A、小球在运动的过程中除了重力做功以外,还有电场力做功,机械能不守恒.故A错误.
B、根据动能定理知,在运动到最低点的过程中,电场力和重力一直做整个,到达最低点的速度最大.故B正确.
C、根据动能定理得:mgR+qER=

1
2
mv2,解得:v2
2(mg+qE)R
m

根据牛顿第二定律得:N-qE-mg=m
v2
R

解得:N=3(mg+qE),则球对环的压力为3(mg+qE).故C错误,D正确.
故选:BD.
答案解析:根据机械能守恒的条件判断小球运动过程中机械能是否守恒,通过动能定理判断小球在何位置速度最大,根据动能定理求出最低点的速度,结合牛顿第二定律求出支持力的大小,从而得出球对环的压力大小.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

知识点:本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,知道小球在最低点向心力的来源是解决本题的关键.