题目内容

13.如图所示,带电小球以一定的初速度v0竖直向上抛出,能够达到的最大高度为h1;若加上水平方向的匀强磁场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h2;若加上水平方向的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h3,若加上竖直向上的匀强电场,且保持初速度仍为v0,小球上升的最大高度为h4,如图所示.不计空气,则下列说法正确的是(  )
A.一定有h1=h3B.一定有h1<h4C.一定有h2=h4D.一定有h1=h2

分析 当小球只受到重力的作用的时候,球做的是竖直上抛运动;当小球在磁场中运动到最高点时,由于洛伦兹力的作用,会改变速度的方向,所以到达最高点是小球的速度的大小不为零;当加上电场时,电场力在水平方向,只影响小球在水平方向的运动,不影响竖直方向的运动的情况,而第4个电场力影响加速度,从而影响高度.

解答 解:第1个图:由竖直上抛运动的最大高度公式得:h1=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2g}$.
第3个图:当加上电场时,由运动的分解可知,在竖直方向上有:
v02=2gh3,
所以h1=h3.故A正确;
而第2个图:洛伦兹力改变速度的方向,
当小球在磁场中运动到最高点时,小球应有水平速度,设此时的球的动能为Ek,则由能量守恒得:
mgh2+Ek=$\frac{1}{2}$mv02,
又由于$\frac{1}{2}$mv02=mgh1
所以 h1>h2,故D错误.
第4个图:因电性不知,则电场力方向不清,则高度可能高度h1,也可能小于h1,故B错误,C错误;
故选:A.

点评 洛伦兹力的方向始终和速度的方向垂直,只改变球的速度的方向,所以磁场对电子的洛伦兹力始终不做功.

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