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問題詳情:
如圖所示,兩個半徑相同的半圓形軌道分別豎直放置在勻強電場和勻強磁場中.軌道兩端在同一高度上,軌道是光滑的,兩個相同的帶正電小球同時從兩軌道左端最高點由靜止釋放.M、N為軌道的最低點,則下列說法正確的是( )
A.兩小球到達軌道最低點的速度vM<vN
B.兩小球第一次到達軌道最低點時對軌道的壓力FM<FN
C.小球第一次到達M點的時間大於小球第一次到達N點的時間
D.在磁場中小球能到達軌道的另一端,在電場中小球不能到達軌道的另一端
【回答】
解:AC、在磁場中運動時,只有重力做正功,在電場中運動時,重力做正功、電場力做負功,由動能定理可知:
mv=mgH
mv=mgH﹣qE•d
解得,vM>vN,由於小球在磁場中運動,磁場力對小球不做功,整個過程中小球的機械能守恆;而小球在電場中運動受到的電場力對小球做負功,到達最低點時的速度的大小較小,所以在電場中運動的時間也長,故AC錯誤;
B、最低點M時,支援力與重力和洛倫茲力(方向豎直向下)的合力提供向心力,最低點N時,支援力與重力的合力提供向心力,因為vM>vN,可知:FM>FN,故B錯誤;
D、由於小球在磁場中運動,磁場力對小球不做功,整個過程中小球的機械能守恆,所以小球可以到達軌道的另一端,而電場力做小球做負功,所以小球在達到軌道另一端之前速度就減為零了,故不能到達最右端,故D正確;
故選:D.
知識點:磁場對運動電荷的作用力
題型:選擇題
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