题目内容

12.如图所示,在光滑的绝缘水平面上,一绝缘水平细线系一个带电小球,绕O点在匀强磁场中做逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下(图示为俯视图).若小球运动到圆周上的A点时,从细线的连接处脱离,而后仍在磁场中运动.则关于小球的运动情况,下列说法中正确的是(  )
A.小球可能做逆时针方向的匀速圆周运动,半径不变
B.小球可能做逆时针方向的匀速圆周运动,半径减小
C.小球可能做顺时针方向的匀速圆周运动,半径不变
D.小球可能做顺时针方向的匀速圆周运动,半径增大

分析 运动的带点粒子在磁场中受力洛伦兹力的作用,分小球带正电和负电两种情况进行讨论,用左手定则判断洛伦兹力的方向,根据向心力公式分析绳子所受的力,绳子断开后,绳子的拉力为零,小球仅受洛伦兹力,根据受力情况判断小球的运动情况即可.

解答 解:AB、若小球带正电,则小球所受的洛伦兹力指向圆心,开始时,拉力可能为零,绳断后,仍然洛伦兹力提供向心力,逆时针做圆周运动,半径不变.
若开始靠洛伦兹力和拉力的合力提供向心力,拉力减小为零,小球靠洛伦兹力提供向心力,速度的大小不变,半径变大,由此可知,逆时针转动时,半径不会变小,故B错误,A正确.
CD、如果小球带负电,则小球所受的洛伦兹力方向背离圆心,当洛伦兹力的大小F等于小球原来所受合力大小时,即F-qvB=qvB,绳子断后,小球做顺时针的匀速圆周运动,半径不变;
也可能洛伦兹力小于之前合力的大小,即qvB<F-qvB,则半径增大.故C、D正确.
故选:ACD.

点评 本题主要是考查带电粒子在磁场中的运动,解题的关键是能正确分析向心力的来源,知道如何判断洛伦兹力的方向,知道洛伦兹力不做功;造成此类问题多解的原因是粒子电性不确定.

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