题目内容

11.如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中,电场方向水平向左,磁场方向垂直于纸面水平向里,一质量为m,带电量为+q的小球用长为L的绝缘细线悬挂于O点,并在最低点由静止释放,小球向左摆到最高点时,悬线与竖直方向的夹角为θ,不计小球的大小和空气阻力,重力加速度为g,则下列说法正确的是(  )
A.电场强度的大小为$\frac{mgtanθ}{q}$
B.小球从释放到摆到左侧最高点的过程中,电势能减小了
C.小球从释放到摆到左侧最高点的过程中,当悬线与竖直方向的夹角为$\frac{θ}{2}$时,悬线拉力最大
D.增大悬线的长度,θ会增大

分析 以小球为研究对象,受到重力、弹力和电场力,从A到B由动能定理求出两点的电势差;再利用匀强电场E=$\frac{U}{d}$ 求出场强;
再以最低点为研究对象,利用牛顿运动定律,求细线的拉力.

解答 解:A、小球由初位置摆动到最左端的过程中,重力做负功,电场力做正功,对小球由动能定理得:mgL(1-cosθ)-qEL sinθ=0-0 
解得:E=$\frac{mg(1-cosθ)}{qsinθ}$;故A错误;
B、小球从释放到摆到左侧最高点的过程中,电场力做正功,电势能减小了.故B正确;
C、小球的摆动的过程中具有对称性,可知小球从释放到摆到左侧最高点的过程中,当悬线与竖直方向的夹角为$\frac{θ}{2}$时,小球的速度最大,则需要的向心力$\frac{m{v}^{2}}{L}$和洛伦兹力qvB都最大;根据左手定则可知,小球从最低点向左运动的过程中洛伦兹力的方向向左下方,与绳子拉力的方向相反.由以上的分析可知,当悬线与竖直方向的夹角为$\frac{θ}{2}$时,悬线拉力最大;故C正确;
D、根据A的分析mgL(1-cosθ)-qEL sinθ=0-0,可知,增大悬线的长度,θ不会增大.故D错误.
故选:BC

点评 本题的关键能灵活应用动能定理、匀强电场场强公式和圆周运动的牛顿第二定律列方程求解.

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