如图为两个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面.现将质量相同的两个带等量负电荷的小球(小球半径远小于碗的半径)分别从两个碗的边缘由静止释放,当两小球分别沿圆弧通过碗的最低点时,下列说法正确的有( )
A.当不加电场时,两小球的速度大小相等,当加竖直向上的匀强电场时,速度大小仍相等
B.当不加电场时,两小球的机械能大小相等,当加竖直向上的匀强电场时,机械能大小仍相等
C.当不加电场时,两小球对碗底的压力大小相等,若在两个碗的圆心处加一相同的点电荷,压力大小不再相等
D.当不加电场时,两小球对碗底的压力大小相等,当加竖直向上的匀强电场时,压力大小仍相等
A、B当不加电场时,小球从图示位置到最低点的过程中机械能守恒,取初位置为零势能面,则有
mgR=
mv2,得v=1 2 2gR
由于两碗的半径R不同,故v不同,而两个小球的机械能大小相等.
当加竖直向上的匀强电场时,电场力对正电荷做负功,对负电荷做正功,机械能不守恒,到达最低点时,负电荷的机械能较大.故AB错误.
C、当不加电场时,在最低点时,由F-mg=m
,得F=3mg,可知碗对两个小球的支持力大小相等,则两小球对碗底的压力大小相等.v2 R
若在两个碗的圆心处加一相同的点电荷,电场力不做功,小球的机械能守恒,且与不加电场时相等,当小球运动到碗的最低点时,F=3mg-F库,F库不同,故两球对碗的压力不等.故C正确.
D、当加竖直向上的匀强电场时,F=3mg-qE,则得压力大小仍相等.故D正确.
故选CD