题目内容
【题目】如图所示,两个相同的半圆形光滑绝缘轨道分别竖直放置在匀强电场E和匀强磁场B中,轨道两端在同一高度上,两个相同的带正电小球a、b同时从轨道左端最高点由静止释放,且在运动中始终能通过各自轨道的最低点M、N,则( )
A.两小球某次到达轨道最低点时的速度可能有vN=vM
B.两小球都能到达轨道的最右端
C.小球b第一次到达N点的时刻与小球a第一次到达M点的时刻相同
D.a小球受到的电场力一定不大于a的重力,b小球受到的最大洛伦兹力可能大于b的重力
【答案】D
【解析】解:小球在磁场中运动,在最低点进行受力分析可知:
FM﹣mg﹣Bqv1=m
解得:FM=m+mg+Bqv1…①
小球在电场中运动,在最低点受力分析可知:
FN﹣mg=m
解得:FN=m+mg…②
A、C、由于小球在磁场中运动,磁场力对小球不做功,整个过程中小球的机械能守恒;而小球在电场中运动受到的电场力对小球做负功,到达最低点时的速度的大小较小,所以在电场中运动的时间也长,故A,C错误;
B、由于小球在磁场中运动,磁场力对小球不做功,整个过程中小球的机械能守恒,所以小球可以到达轨道的另一端,而电场力对小球做负功,所以小球在达到轨道另一端之前速度就减为零了,故不能到达最右端,故B错误;
D、如果重力小于电场力,则小球不能到达最低端,所以a小球受到的电场力一定不大于a的重力,而洛伦兹力跟速度有关系,所以有可能大于b的重力,如果重力小于电场力,则小球不能到达最低端,所以a小球受到的电场力一定不大于a的重力,而洛伦兹力跟速度有关系,所以有可能大于b的重力如果重力小于电场力,则小球不能到达最低端,所以a小球受到的电场力一定不大于a的重力,而洛伦兹力跟速度有关系,所以有可能大于b的重力由于受到电场力作用的小球能到达最低点,则电场力不可能大于重力,否则不能自动到达最低点;因光滑,则洛伦兹力对小球运动没有影响,而洛伦兹力与速度有关,因此洛伦兹力可能大于重力,故D正确;
故选:D.