选择题6.0分
物理

7.如图所示,空间存在一水平向的匀强电场和一水平方向的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,电场强度大小为,电场方向和磁场方向相互垂直。在此电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆,与电场正方向成60°夹角且处于竖直平面内。一质量为m,带电量为+q的小球套在绝缘杆上。若给小球一沿杆向下的初速度v0小球恰好做匀速运动,且小球电量保持不变,重力加速度为g,则下列说法正确的是()

A

小球的初速度为

B

若小球的初速度为,小球将做加速度不断增大的减速运动,最后停止

C

若小球的初速度为,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,则运动中克服摩擦力做功为

正确答案及相关解析

正确答案

A

解析

A、由于带电小球刚开始受重力mg、电场力及磁场力的作用,电场力为F=Eq=mg,而重力与电场力的合力刚好与杆垂直,合力的大小为2mg,故此时要使小球做匀速运动,摩擦力应该为0,即磁场力与电场力、重力的合力相平衡,即F=2mg,根据F=BqV0可知,小球初速度的大小为V0=2mg/qB,因此A选项正确

B、若小球的初速度为3mg/qB,故F>2mg,小球会受到摩擦力的作用,该力阻碍小球的运动,故小球的速度会减小,但当小球的速度减小到V0=2mg/qB时,小球受到的力就成了平衡力,以后小球做匀速运动,因此B选项错误.

C、若小球的初速度为mg/qB,则F<mg,小球将受到摩擦力的作用,故其速度会逐渐减小,速度越小,磁场力就会越小,小球对杆的压力就会越大,及摩擦力也就越大,加速度不断增大,故它将做加速度不断增大的减速运动,最后停止,因此C选项正确.

D、若小球的初速度为mg/qB,则运动中重力、电场力、和磁场力的合力总与杆垂直,故它们对球不做功,只有摩擦阻力对小球做功,根据动能定理,克服摩擦力做功为m V02=m3g2/2q2B2,因此D选项正确.

考查方向

共点力平衡

解题思路

明确研究对象,对其受力分析,列平衡方程

易错点

明确受力分析,切勿漏掉受力,看清研究对象运动状态