Question

如圖所示為一個質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的圓環(huán)，可在水平放置的足夠長的粗糙細桿上滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度v，在以后的運動過程中，圓環(huán)運動的速度圖象可能是（ ）
A．
B．
C．
D．

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)左手定則可知圓環(huán)所受洛倫茲力F_洛=qvB的方向豎直向上，圓環(huán)所受重力G=mg方向豎直向下，由于不知道洛倫茲力和重力的大小關(guān)系需要討論他們的大小關(guān)系，
當qvB=mg時，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運動；當qvB＜mg時，細桿對圓環(huán)的支持力F_N方向豎直向上，F(xiàn)_N=mg-qvB，根據(jù)f=μF_N，a=可知物體作加速度逐漸增大的變減速運動；當qvB＞mg時，細桿對圓環(huán)的支持力F_N方向豎直向下，F(xiàn)_N=qvB-mg，物體作加速度逐漸減小的變減速運動，當qvB=mg時，F(xiàn)_N=0，故f=0，此時圓環(huán)開始做勻速直線運動．
解答：解：由左手定則可知圓環(huán)所受洛倫茲力F_洛=qvB的方向豎直向上，細桿對圓環(huán)的支持力F_N，圓環(huán)所受滑動摩擦力f=μF_N，圓環(huán)所受重力G=mg方向豎直向下，
當qvB=mg時，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運動，故A正確．
當qvB＜mg時，細桿對圓環(huán)的支持力F_N方向豎直向上，F(xiàn)_N=mg-qvB，故f＞0，物體作減速運動，隨速度v的減小F_N逐漸增大，故滑動摩擦力f逐漸增大，故物體的加速度a=逐漸增大，即物體作加速度逐漸增大的變減速運動，故C正確，而B錯誤．
當qvB＞mg時，細桿對圓環(huán)的支持力F_N方向豎直向下，F(xiàn)_N=qvB-mg，故f＞0，物體作減速運動，隨速度v的減小F_N逐漸減小，故滑動摩擦力f逐漸減小，故物體的加速度a=逐漸減小，即物體作加速度逐漸減小的變減速運動，當qvB=mg時，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運動，故D正確．
故選ACD．
點評：本題考查了洛倫茲力，受力分析，滑動摩擦力，v-t圖，牛頓第二定律等內(nèi)容，綜合性很強，解題時必須考慮洛倫茲力的大小和重力的大小關(guān)系，否則容易出錯．