Question

如圖所示為一個(gè)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(zhǎng)的粗糙細(xì)桿上滑動(dòng)，細(xì)桿處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．現(xiàn)給圓環(huán)向右初速度v₀，在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，圓環(huán)運(yùn)動(dòng)的速度圖象可能是（　�。�

A．

B．

C．

D．

Answer 1

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(dāng)qvB=mg時(shí)，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)qvB＜mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)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=

f

m

可知物體作加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)qvB＞mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)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(yùn)動(dòng)，當(dāng)qvB=mg時(shí)，F(xiàn)_N=0，故f=0，此時(shí)圓環(huán)開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)．

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(xì)桿對(duì)圓環(huán)的支持力F_N，圓環(huán)所受滑動(dòng)摩擦力f=μF_N，圓環(huán)所受重力G=mg方向豎直向下，
當(dāng)qvB=mg時(shí)，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A正確．
當(dāng)qvB＜mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)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(yùn)動(dòng)，隨速度v的減小F_N逐漸增大，故滑動(dòng)摩擦力f逐漸增大，故物體的加速度a=

f

m

逐漸增大，即物體作加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)，故C正確，而B(niǎo)錯(cuò)誤．
當(dāng)qvB＞mg時(shí)，細(xì)桿對(duì)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(yùn)動(dòng)，隨速度v的減小F_N逐漸減小，故滑動(dòng)摩擦力f逐漸減小，故物體的加速度a=

f

m

逐漸減小，即物體作加速度逐漸減小的變減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)qvB=mg時(shí)，F(xiàn)_N=0，故f=0，故圓環(huán)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故D正確．
故選ACD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了洛倫茲力，受力分析，滑動(dòng)摩擦力，v-t圖，牛頓第二定律等內(nèi)容，綜合性很強(qiáng)，解題時(shí)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(cuò)．