选择题3.0分
物理

16.如图所示,两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内,左右两端点等高,分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中。两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放。M、N为轨道的最低点。则下列分析正确的是(    )

A

两个小球到达轨道最低点的速度

B

两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM > FN

C

小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间

D

磁场中小球能到达轨道另一端最高处,电场中小球不能到达轨道另一端最高处

正确答案及相关解析

正确答案

BCD

解析

在磁场中运动到最低点的过程洛伦兹力不做功,根据动能定理在电场中运动到最低点的过程电场力做负功,根据动能定理所以,A项错误;在M点时受力分析,洛伦兹力向向下,根据向心力公式,在N点时受力分析,根据向心力公式,所以FM > FN ,B项正确;设小球在磁场中和电场中下降的高度为h时速度分别为,由此可见不论h为多大都有,所以小球从磁场中运动到最低点M的平均速率大于从电场各运动到最低点N的平均速率,而两者路程相同,所以小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间,C项正确;磁场中小球运动过程中洛伦兹力不做功,机械能守恒,所以能到达轨道另一端最高处,电场中小球电场力做了负功,电势能增大,机械能减小,所以不能到达轨道另一端最高处,D项正确。

考查方向

本题考查了带电体在磁场和电场中运动,圆周运动的向心力,动能定理和能量守恒定律的应用。

易错点

(1)A选项没有注意到在磁场中运动时洛伦兹力不做功,在电场中电场力做负功。

(2)B选项在分析在M点受力分析时洛伦兹力方几易出错。

(3)想不到用平均速率的方法分析运动时间的大小。

知识点

向心力 带电粒子在匀强电场中的运动 带电粒子在匀强磁场中的运动