题目内容

【题目】如图所示,一质量为m,电荷量为+q的带正电绝缘体物块位于高度略大于物块高的水平宽敞绝缘隧道中,隧道足够长,物块上、下表面与隧道上、下表面的动摩擦因数均为μ,整个空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场.现给物块水平向右的初速度v0,空气阻力忽略不计,物块电荷量不变,则整个运动过程中,物块克服阻力做功不可能为(  )

A. 0 B. mv02

C. mv02+ D. mv02

【答案】C

【解析】

根据左手定则判断洛伦兹力方向,因初速度大小未知,故开始时滑块受弹力方向不能确定,应讨论.

由题意对滑块受力分析,因不知道开始时滑块所受洛伦兹力与重力谁大,故弹力方向大小均不能确定,应讨论:若滑块受到向上的洛伦兹力F=mg,则支持力FN=0,摩擦力f=0,滑块将匀速运动,摩擦力不做功,故A可能;若F<mg,则弹力方向向上,竖直方向满足FN+F=mg,水平方向受摩擦力向左,滑块做减速运动,由F=qvB知,F减小,FN则增大,f增大,由-f=ma可知,v继续减小,最后减为零,由动能定理知,-W=0-mv02,解得:W=mv02,故B可能;若F>mg,则滑块受到向下的压FN,在竖直方向满足F=mg+FN,滑块向右做减速运动,由动态分析知,当F=mgFN=0,f=0,最终滑块做匀速运动,此时满足:qvB=mg,解得:,对滑块整个过程由动能定理得:-W= mv2-mv02,联立解得:W=mv02,故C不可能,D可能;本题选不可能的,故选C。

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