Question

4．如圖所示，下端封閉、上端開口、內壁光滑的細玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個裝置在水平外力F的作用下，垂直于磁場方向進入，玻璃管在磁場中向右勻速運動最終小球從上端口飛出，關于帶電小球及其在離開試管前的運動，下列說法中正確的是，則（　�。�

• A． 小球帶正電
• B． 小球做平拋運動
• C． 洛倫茲力對小球做正功
• D． 維持試管勻速運動的拉力F應逐漸增大

Answer 1

分析 判斷出小球所受洛倫茲力的方向，然后由左手定則判斷出小球帶什么電．洛倫茲力不做功．對小球進行受力分析，根據(jù)小球的受力情況判斷，由牛頓第二定律求出加速度，判斷加速度與速度如何變化，再分析小球運動的軌跡．

解答 解：A、小球從管口上端飛出，則小球在玻璃管中所受洛倫茲力方向豎直向上，由圖示可知磁場垂直于紙面向里，小球沿水平方向向右運動，由左手定則可知，小球帶正電．故A正確．
B、洛倫茲力方向總是與小球的速度方向垂直，對小球不做功，設小球豎直分速度為v_y、水平分速度為v．
以小球為研究對象，受力如圖所示，由于小球隨玻璃管在水平方向做勻速直線運動，則豎直方向的洛倫茲力F₁=qvB是恒力，由牛頓第二定律得：qvB-mg=ma，a=$\frac{qvB}{m}$-g，小球的加速度不隨時間變化，恒定不變，即小球做勻變速運動，故合運動是類似平拋運動，故B錯誤，C錯誤；
D、由對小球的受力分析可知，隨小球速度的增大，小球受到的洛倫茲力沿運動方向的分量增大，所以試管對小球的支持力增大，所以維持試管勻速運動的拉力F應逐漸增大，D正確．
故選：AD

點評 本題運用運動的分解法，研究小球受力情況，判斷出小球的運動狀態(tài)是正確解答本題的關鍵．