13.如圖所示,空間存在水平向左的勻強電場和垂直紙面向里的勻強磁場,電場和磁場相互垂直.在電磁場區(qū)域中,有一個豎直放置的光滑絕緣圓環(huán),環(huán)上套有一個帶正電的小球.O點為圓環(huán)的圓心,a、b、c為圓環(huán)上的三個點,a點為最高點,c點為最低點,Ob沿水平方向.已知小球所受電場力與重力大小相等.現(xiàn)將小球從環(huán)的頂端a點由靜止釋放.下列判斷正確的是( 。
A.當小球運動的弧長為圓周長的$\frac{1}{4}$時,洛侖茲力最大
B.當小球運動的弧長為圓周長的$\frac{1}{2}$時,洛侖茲力最大
C.小球從a點到b點,重力勢能減小,電勢能減小
D.小球從b點運動到c點,電勢能增大,動能先增大后減小

分析 小球所受的電場力與重力大小相等,二者的合力指向左下方45°,由于合力是恒力,故類似于等效的重力,所以bc弧的中點相當于平時豎直平面圓環(huán)的“最低點”.關(guān)于圓心對稱的位置就是“最高點”;在“最低點”時速度最大.再根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運動的相關(guān)知識解題即可.

解答 解:A、B、小球受到水平向左的電場力和豎直向下的重力,二力大小相等,故二力的合力方向于水平方向成45°向左下,如圖,故小球運動到圓弧bc的中點時,速度最大,此時的洛倫茲力最大,
可知,小球運動的弧長為圓周長的$\frac{3}{8}$時,洛侖茲力最大,故AB錯誤.
C、小球由a到b的過場中,電場力和重力均做正功,重力勢能和電勢能都減。蔆正確.
D、小球從b點運動到c點,電場力做負功,電勢能增加;因力的合力方向?qū)⒂谒椒较虺?5°向左下,當小球運動到圓弧bc的中點時速度最大,所以小球從b點運動到c點過程中,動能先增大,后減。蔇正確.
故選:CD.

點評 該題關(guān)鍵要能夠根據(jù)受力分析找出做圓周運動等效的最高點和最低點,再根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運動的知識解題.

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(1)t=10s時刻物體的位置坐標;
(2)t=10s時刻物體的速度的大小方向;
(3)t=10s時刻水平外力的大。ńY(jié)果可以用根號表達).

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A.分子平均距離增大B.分子平均動能減小
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18.在物理學的探索和發(fā)現(xiàn)過程中,科學家們運用了許多研究方法,如:理想實驗法、控制變量法、極限思維法、建立理想模型法、假設(shè)法、類比法、微元法等.以下關(guān)于所用研究方法的敘述中不正確的是(  )
A.在不需要考慮物體本身的大小和形狀時,用質(zhì)點來代替物體的方法是假設(shè)法
B.根據(jù)速度定義式v=$\frac{△x}{△t}$,當△t→0時,$\frac{△x}{△t}$就可以表示物體在t時刻的瞬時速度,該定義運用了極限思維法
C.在探究加速度、力和質(zhì)量三者之間的關(guān)系時,先保持質(zhì)量不變,研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變,研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,該實驗運用了控制變量法
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A.U約為3.7V,P約為3.4mWB.U約為3.7V,P約為6.8mW
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