题目内容

如图所示,套在足够长的绝缘粗糙直棒上的带正电小球,其质量为m,带电荷量为q,小球可在棒上滑动,现将此棒竖直放入沿水平方向且互相垂直的匀强磁场和匀强电场中.设小球电荷量不变,在小球由静止下滑的过程中(  )
分析:本题应通过分析小球的受力情况,来判断其运动情况:小球受重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力,当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大;当洛伦兹力大于电场力,且滑动摩擦力与重力平衡时,速度最大.
解答:解:小球下滑过程中,受到重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力.
开始阶段,洛伦兹力小于电场力时,小球向下做加速运动时,速度增大,洛伦兹力增大,小球所受的杆的弹力向左,大小为N=qE-qvB,N随着v的增大而减小,滑动摩擦力f=μN也减小,小球所受的合力F=mg-f,f减小,F增大,加速度a增大;
当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大;
小球继续向下做加速运动,洛伦兹力大于电场力,小球所受的杆的弹力向右,大小为N=qvB-qE,v增大,N增大,f增大,F减小,a减小.
当mg=f时,a=0,故加速度先增大后减小,直到为零;小球的速度先增大,后不变;杆对球的弹力先减小后反向增大,最后不变;洛伦兹力先增大后不变.
故BD正确,AC错误.
故选BD
点评:本题关键明确小球的运动情况,先做加速度增加的加速运动,然后做加速度减小的加速运动,当加速度减为零时,速度最大.
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