题目内容
9.| A. | 小球的初速度为v0=$\frac{2mg}{qB}$ | |
| B. | 小球的初速度为v0=$\frac{\sqrt{2}mg}{qB}$ | |
| C. | 若小球的初速度变为$\frac{mg}{qB}$,则小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止 | |
| D. | 若小球的初速度为$\frac{3mg}{qB}$,则运动中小球克服摩擦力做功为$\frac{7{m}^{2}{g}^{2}}{2{q}^{2}{B}^{2}}$ |
分析 小球受重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向右上方的洛伦兹力、向左的电场力,当受到的合外力等于0时,小球做匀速直线运动.当小球受到的合外力不为0时,要判断出支持力的方向,明确支持力的大小随洛伦兹力的变化关系,然后做出判定.
解答
解:A、对小球进行受力分析如图,
电场力的大小:F=qE=$q×\frac{mg}{q}=mg$,由于重力的方向竖直向下.电场力的方向水平向右,二者垂直,合力:${F}_{G+F}=\sqrt{{F}^{2}+{(mg)}^{2}}=\sqrt{2}mg$,由几何关系可知,重力与电场力的合力与杆的方向垂直,所以重力与电场力的合力不会对小球做功,而洛伦兹力的方向与速度的方向垂直,所以也不会对小球做功.所以,当小球做匀速直线运动时,不可能存在摩擦力,没有摩擦力,说明小球与杆之间就没有支持力的作用,则洛伦兹力大小与重力、电场力的合力相等,方向相反.所以qv0B=$\sqrt{2}$mg.
所以v0=$\frac{\sqrt{2}mg}{qB}$.故A错误,B正确;
C、若小球的初速度为$\frac{mg}{qB}$,则洛伦兹力:f=qv0B=mg<FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向上的支持力,而摩擦力:f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐增大,摩擦力逐渐增大,小球的加速度增大,所以小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止.故C正确;
D、若小球的初速度为$\frac{3mg}{qB}$,则洛伦兹力:f=qv0B=3mg>FG+F,则在垂直于杆的方向上,小球还受到杆的垂直于杆向下的支持力,则摩擦力:f=μFN.小球将做减速运动;随速度的减小,洛伦兹力减小,则支持力逐渐减小,摩擦力减小,小球做加速度不断减小的减速运动,最后当速度减小到v0=$\frac{\sqrt{2}mg}{qB}$时,小球开始做匀速直线运动,运动中克服摩擦力做功等于小球的减少的动能,所以W=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$=$\frac{7{m}^{2}{g}^{2}}{2{q}^{2}{B}^{2}}$.故D正确.
故选:BCD
点评 本题考查小球在混合场中的运动,解答的关键明确小球的受力情况,并能够结合受力的情况分析小球的运动情况,要知道小球何时做加速度减小的减速运动,何时做加速度增大的减速运动,当加速度减为零时,做匀速运动.
| A. | 3.75N | B. | 2.5N | C. | 5N | D. | 4N |
| A. | 向上平动 | B. | 向下平动 | C. | 向左平动 | D. | 向右平动 |
| A. | AB棒两端的电势UA>UB | B. | AB棒中的感应电动势越来越大 | ||
| C. | AB棒中的感应电动势越来越小 | D. | AB棒中的感应电动势保持不变 |
| A. | 力F在第1s内做的功为2J | B. | 力F在第1s内做的功为4J | ||
| C. | 滑块与水平面间的摩擦力大小为2N | D. | 力F在第2s内做的功的功率为3W |
| A. | 匀速运动的质点的运动轨迹是曲线 | |
| B. | 质点运动的速度大小不变,则质点的运动就是匀速运动 | |
| C. | 在相等的时间内通过的路程相等,则此运动一定是匀速直线运动 | |
| D. | 匀速运动是质点的运动速度大小与方向都不变的运动 |