Question

4．如图所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球，整个装置在水平外力F的作用下，垂直于磁场方向进入，玻璃管在磁场中向右匀速运动最终小球从上端口飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是，则（　　）

• A． 小球带正电
• B． 小球做平抛运动
• C． 洛伦兹力对小球做正功
• D． 维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大

Answer 1

分析 判断出小球所受洛伦兹力的方向，然后由左手定则判断出小球带什么电．洛伦兹力不做功．对小球进行受力分析，根据小球的受力情况判断，由牛顿第二定律求出加速度，判断加速度与速度如何变化，再分析小球运动的轨迹．

解答 解：A、小球从管口上端飞出，则小球在玻璃管中所受洛伦兹力方向竖直向上，由图示可知磁场垂直于纸面向里，小球沿水平方向向右运动，由左手定则可知，小球带正电．故A正确．
B、洛伦兹力方向总是与小球的速度方向垂直，对小球不做功，设小球竖直分速度为v_y、水平分速度为v．
以小球为研究对象，受力如图所示，由于小球随玻璃管在水平方向做匀速直线运动，则竖直方向的洛伦兹力F₁=qvB是恒力，由牛顿第二定律得：qvB-mg=ma，a=$\frac{qvB}{m}$-g，小球的加速度不随时间变化，恒定不变，即小球做匀变速运动，故合运动是类似平抛运动，故B错误，C错误；
D、由对小球的受力分析可知，随小球速度的增大，小球受到的洛伦兹力沿运动方向的分量增大，所以试管对小球的支持力增大，所以维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大，D正确．
故选：AD

点评 本题运用运动的分解法，研究小球受力情况，判断出小球的运动状态是正确解答本题的关键．