Question

如图所示，在方向竖直向下的匀强电场中，用绝缘细线拴着带负电的小球（视为质点）在竖直平面内绕O点做圆周运动，则下列判断正确的是（ ）

A．小球运动到最低点时，细线的拉力一定最大
B．小球运动到最低点时，小球的速度一定最大
C．小球运动到最高点时，小球的动能一定最小
D．小球运动到最高点时，小球的机械能一定最大

Answer

分析小球所受重力与电场力的大小关系：当重力大于电场力时，小球运动到最高点a时，线的张力一定最小，到达最低点b时，小球的速度最大；当重力等于于电场力时，小球做匀速圆周运动．当重力小于电场力时，小球运动到最高点a时，线的张力一定最大，到达最低点b时，小球的速度最小；根据电场力做功，分析小球在什么位置机械能最大．
【解析】
A、B、C小球在电场中受到重力和竖直向上的电场力作用．
当重力大于电场力时，小球从最低点到最高点时，合力做负功，速度减小，则小球运动到最高点a时，线的张力一定最小，到达最低点b时，小球的速度最大，动能最大；
当重力等于电场力时，小球做匀速圆周运动，速度大小不变，细线拉力大小保持不变．
当重力小于电场力时，小球运动到最高点a时，线的张力一定最大，到达最低点时，小球的速度最小；故A、B、C错误．
D、当小球从最低点到最高点的过程中，电场力做正功，电势能减小，小球运动到最高点a时，小球的电势能最小，机械能最大．故D正确．
故选D