Question

如图所示为一个质量为m、带电荷量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中．现给圆环向右初速度v，在以后的运动过程中，圆环运动的速度图象可能是（ ）
A．
B．
C．
D．

Answer 1

【答案】分析：根据左手定则可知圆环所受洛伦兹力F_洛=qvB的方向竖直向上，圆环所受重力G=mg方向竖直向下，由于不知道洛伦兹力和重力的大小关系需要讨论他们的大小关系，
当qvB=mg时，F_N=0，故f=0，故圆环做匀速直线运动；当qvB＜mg时，细杆对圆环的支持力F_N方向竖直向上，F_N=mg-qvB，根据f=μF_N，a=可知物体作加速度逐渐增大的变减速运动；当qvB＞mg时，细杆对圆环的支持力F_N方向竖直向下，F_N=qvB-mg，物体作加速度逐渐减小的变减速运动，当qvB=mg时，F_N=0，故f=0，此时圆环开始做匀速直线运动．
解答：解：由左手定则可知圆环所受洛伦兹力F_洛=qvB的方向竖直向上，细杆对圆环的支持力F_N，圆环所受滑动摩擦力f=μF_N，圆环所受重力G=mg方向竖直向下，
当qvB=mg时，F_N=0，故f=0，故圆环做匀速直线运动，故A正确．
当qvB＜mg时，细杆对圆环的支持力F_N方向竖直向上，F_N=mg-qvB，故f＞0，物体作减速运动，随速度v的减小F_N逐渐增大，故滑动摩擦力f逐渐增大，故物体的加速度a=逐渐增大，即物体作加速度逐渐增大的变减速运动，故C正确，而B错误．
当qvB＞mg时，细杆对圆环的支持力F_N方向竖直向下，F_N=qvB-mg，故f＞0，物体作减速运动，随速度v的减小F_N逐渐减小，故滑动摩擦力f逐渐减小，故物体的加速度a=逐渐减小，即物体作加速度逐渐减小的变减速运动，当qvB=mg时，F_N=0，故f=0，故圆环做匀速直线运动，故D正确．
故选ACD．
点评：本题考查了洛伦兹力，受力分析，滑动摩擦力，v-t图，牛顿第二定律等内容，综合性很强，解题时必须考虑洛伦兹力的大小和重力的大小关系，否则容易出错．