问题
选择题
如图所示,在竖直放置的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷.现将质量为m、电荷量为q的小球从半圆形管的水平直径端点A静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力.若小球所带电量很小,不影响O点处的点电荷的电场,则置于圆心处的点电荷在B点处的电场强度的大小为( )
A.mg q
B.2mg q
C.3mg q
D.4mg q
答案
设细管的半径为R,小球到达B点时速度大小为v.小球从A滑到B的过程,由机械能守恒定律得,
mgR=
mv21 2
得到v=2gR
小球经过B点时,由牛顿第二定律得
Eq-mg=mv2 R
将v=
代入得2gR
E=3mg q
故选C