题目内容

如图所示,水平方向的匀强电场和匀强磁场互相垂直,竖直的绝缘杆足够长,杆上套一带电小环,小环和竖直杆都不光滑,小环由静止开始下落的过程中(  )
分析:此题要先对小环进行正确的受力分析,由受力情况判断出小环的运动情况.小环向下做加速运动时会有洛伦兹力作用在小环上,分析水平方向上小环所受杆的弹力的变化,可判断摩擦力的变化,从而得到合力的变化情况,分析得出加速度的变化情况.摩擦力做功,小环的机械能减小.
解答:解:假设小环带正电.
A、B、C小环由静止开始下落,对小环受力分析如左图,受到竖直向下的重力、水平向右的电场力、水平向左的洛伦兹力和竖直向上的摩擦力,重力大于摩擦力,小环向下加速运动,速度增大,洛伦兹力增大,杆对环的弹力N减小,摩擦力f也随之减小,合力增大,加速度增大;
当电场力和洛伦兹力大小相等时,摩擦力为零,小环的竖直向下的加速度最大,为g;
之后洛伦兹力要大于电场力(如右图所示),并逐渐最大,摩擦力也随之增大,当摩擦力和重力大小相等时,小球加速度为零,开始做匀速直线运动.所以在整个过场中,小环先加速运动后匀速运动,最大加速度为g.摩擦力是先减小后增大,最后与重力相等,不变.故AB正确,C错误.
D、因摩擦力做负功,故小环的机械能减小.故D错误.
故选AB
点评:解决此类问题的关键就是对物体受力进行动态分析,结合牛顿运动定律分析运动情况,再由运动情况分析受力情况.
此类问题的受力特点是:合力在不断变化,当合外力变为零时,物体开始做匀速直线运动,经常出现的问题是利用平衡条件求带电体的最大速度等问题.
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