题目内容

19.如图所示,xOy坐标平面在竖直面内,x轴沿水平方向,y轴正方向向竖直向上,在图示空间内有垂直与xOy平面的水平匀强磁场,一带电小球从O点由静止释放,在以后运动的过程中,所能达到最高点均与释放点等高,运动轨迹如图中曲线所示,关于带电小球的运动,下列说法中正确的是(  )
A.OAB轨迹为半圆
B.OB两点之间的距离可能大于BC两点之间的距离
C.小球运动至最低点A时速度最大,且沿水平方向
D.小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等

分析 电荷在重力和洛伦兹力共同作用下做曲线运动,重力恒为mg,洛伦兹力大小F=qvB,与物体的速度有关,重力改变电荷运动速度的大小,洛伦兹力改变电荷运动速度的方向,因洛伦兹力大小随速度的变化而变化,故电荷不可能做圆周运动;在整个运动过程中,由于洛伦兹力不做功,系统只有重力做功,故系统的机械能守恒.

解答 解:A、因为重力改变速度的大小,而洛伦兹力仅改变速度的方向,又洛伦兹力大小随速度的变化而变化,故合力不可能充当向心力,故电荷运动的轨迹不可能是圆,故A错误;
B、整个过程中由于洛伦兹力不做功,即只有重力做功,故系统机械能守恒,故小球从B点开始的运动情况与前一过程完全相同,故OA=AB,故B错误;
C、因为系统只有重力做功,据动能定理,电荷在最低点时重力做功最多,mgh=$\frac{1}{2}$mv2-0⇒v=$\sqrt{2gh}$,最低点处h最大故速度最大.曲线运动的速度方向为该点的切线方向,是低点的切线方向在水平方向,故C正确;
D、若最低点洛伦兹力与重力大小相等,根据平衡可知电荷将水平向右做匀速直线运动,则不可能沿轨迹AB运动,故D错误.
故选:C.

点评 本题考查带电粒子在磁场中的运动问题,要注意明确洛伦兹力的性质,注意洛伦兹力的方向始终与速度方向垂直,在运动过程中洛伦兹力不做功,故洛伦兹力只会改变速度方向,不能改变大小.

练习册系列答案
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4.如图1所示是某同学做“探究功与速度变化的关系”的实验装置图,图中是小车在一条椽皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形.这时,橡皮筋对小车做的功记为W,当把2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打点的纸带测出.

(1)实验中,小车会受到摩擦阻力的作用,可以在不加橡皮筋时,使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力.下面操作正确的是D.
A.放开小车,能够自由下滑即可
B.放开小车,能够匀速下滑即可
C.放开拖着纸带的小车,能够自由下滑即可
D.放开拖着纸带的小车,轻推一下能够匀速下滑即可
(2)关于本实验的操作,下列叙述正确的是CD
A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实猃中.橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致
C.实验时,应使小车靠近打点计时器并由静止释放
D.先接通打点计时器电源,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
(3)在正确操作的情况下,打在纸带上的点并不都是均匀的.如图2为第三次实验中通过打点计时器获得的纸带.其中每两个计数点间还有一个点未标出.已知打点计时器使用的交流电周期为0.02s.为了测量小车获得的速度.应选图2中的CD段(填AB或CD)来计算小车的速度v.

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