Question

【題目】如圖所示，一個(gè)絕緣且內(nèi)壁光滑的環(huán)形細(xì)圓管，固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R（比細(xì)管的內(nèi)徑大得多），在圓管內(nèi)的最低點(diǎn)有一個(gè)直徑略小于細(xì)管內(nèi)徑的帶正電小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，小球的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，重力加速度為g．空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小未知（不為零），方向垂直于球形細(xì)圓管所在平面且向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．某時(shí)刻，給小球一方向水平向右，大小為的初速度，則以下判斷正確的是（ ）

A. 無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，獲得初速度后的瞬間，小球在最低點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用

B. 無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)管的最高點(diǎn)，且小球在最高點(diǎn)一定受到管壁的彈力作用

C. 無(wú)論磁感應(yīng)強(qiáng)度大小如何，小球一定能到達(dá)環(huán)形細(xì)管的最高點(diǎn)，且小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小都相同

D. 小球從環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能不守恒

Answer 1

【答案】BC

【解析】試題分析：由左手定則可判定小球受到的洛倫茲力F始終指向圓心，另外假設(shè)小球受到管道的支持力N，小球獲得的初速度后，由圓周運(yùn)動(dòng)可得：F+N-mg=m解得：N=mg+m-F=mg+m-qv0B

可見(jiàn)，只要B足夠大，滿足mg+m=qv0B，支持力N就為零，故A錯(cuò)誤．由于洛倫茲力不做功，只有重力對(duì)小球做功，故小球能不能到最高點(diǎn)與磁感應(yīng)強(qiáng)度大小無(wú)關(guān)，從最低點(diǎn)到最高抵過(guò)程中，由動(dòng)能定理可得：-mg2R=mv2-mv02解得： ，可知小球能到最高點(diǎn)，由于當(dāng)，小球受到的向心力等于mg，故此時(shí)小球除受到重力，向下的洛倫茲力之外，一定還有軌道向上的支持力大小等于洛倫茲力，故B、C正確．對(duì)小球的速度分解在水平和豎直方向上，小球在從環(huán)形細(xì)圓管的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到所能到達(dá)的最高點(diǎn)的過(guò)程中，水平方向分速度先減小，至圓心等高處，水平分速度為零，再往上運(yùn)動(dòng)，水平分速度又增加，故D錯(cuò)誤．故選BC。