Question

4．如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個(gè)裝置在水平外力F的作用下，垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入，玻璃管在磁場(chǎng)中向右勻速運(yùn)動(dòng)最終小球從上端口飛出，關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是，則（　�。�

• A． 小球帶正電
• B． 小球做平拋運(yùn)動(dòng)
• C． 洛倫茲力對(duì)小球做正功
• D． 維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大

Answer 1

分析 判斷出小球所受洛倫茲力的方向，然后由左手定則判斷出小球帶什么電．洛倫茲力不做功．對(duì)小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)小球的受力情況判斷，由牛頓第二定律求出加速度，判斷加速度與速度如何變化，再分析小球運(yùn)動(dòng)的軌跡．

解答 解：A、小球從管口上端飛出，則小球在玻璃管中所受洛倫茲力方向豎直向上，由圖示可知磁場(chǎng)垂直于紙面向里，小球沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，由左手定則可知，小球帶正電．故A正確．
B、洛倫茲力方向總是與小球的速度方向垂直，對(duì)小球不做功，設(shè)小球豎直分速度為v_y、水平分速度為v．
以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力如圖所示，由于小球隨玻璃管在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則豎直方向的洛倫茲力F₁=qvB是恒力，由牛頓第二定律得：qvB-mg=ma，a=$\frac{qvB}{m}$-g，小球的加速度不隨時(shí)間變化，恒定不變，即小球做勻變速運(yùn)動(dòng)，故合運(yùn)動(dòng)是類似平拋運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤，C錯(cuò)誤；
D、由對(duì)小球的受力分析可知，隨小球速度的增大，小球受到的洛倫茲力沿運(yùn)動(dòng)方向的分量增大，所以試管對(duì)小球的支持力增大，所以維持試管勻速運(yùn)動(dòng)的拉力F應(yīng)逐漸增大，D正確．
故選：AD

點(diǎn)評(píng) 本題運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的分解法，研究小球受力情況，判斷出小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是正確解答本題的關(guān)鍵．