Question

（2011?河北模擬）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(dāng)小球運動的弧長為圓周長的

  1

  4

  時，洛侖茲力最大
• B．當(dāng)小球運動的弧長為圓周長的

  1

  2

  時，洛侖茲力最大
• C．小球從a點到b點，重力勢能減小，電勢能增大
• D．小球從b點運動到c點，電勢能增大，動能先增大后減小

Answer 1

分析：電場力與重力大小相等，則二者的合力指向左下方45°，由于合力是恒力，故類似于新的重力，所以bc弧的中點相當(dāng)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：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，選項A錯誤．
B：經(jīng)對選項A的分析可知，選項B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�。�選項C錯誤．
D：小球從b點運動到c點，電場力做負(fù)功，電勢能增加；因力的合力方向?qū)⒂谒�平方向�?5°向左下，當(dāng)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�。�選項D正確．
故選：D．

點評：該題要求同學(xué)們能夠根據(jù)受力分析找出做圓周運動新的最高點和最低點，再根據(jù)豎直平面內(nèi)的圓周運動的知識解題，難度較大．