如图所示,半圆光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内,O为其圆心,M、N与O高度相同,匀强磁场方向与轨道平面垂直。现...
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如图所示,半圆光滑绝缘轨道MN固定在竖直平面内,O为其圆心,M、N与O高度相同,匀强磁场方向与轨道平面垂直。现将一个带正电的小球自M点由静止释放,它将沿轨道在M、N间做往复运动。下列说法中正确的是 ( )
A.小球在M点和N点时均处于平衡状态
B.小球由M到N所用的时间大于由N到M所用的时间
C.小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小均相等
D.小球每次经过轨道最低点时所受合外力大小均相等
【回答】
D
【解析】小球在M点和N点只受到重力,所以小球在这两点不能处于平衡状态,故A错误;由于洛伦兹力总是与运动垂直,由于没有摩擦力,故对其速度大小有影响的只有重力,故小球无论从哪边滚下,时间都是一样的,故B错误;小球不管从哪边滚下,只有重力做功,且重力做功相等,由动能定理可知,小球在最低点速度大小总是相等的,由F合=m可知合力不变,故D正确。小球从M到N运动,在最低点受到向上的洛伦兹力、向上的支持力和向下的重力,由牛顿运动定律可得:F1+F洛-mg=m,故此时小球对轨道的压力为:F1=m+mg-
F洛;小球从N到M运动,在最低点受到向下的洛伦兹力、向上的支持力和向下的重力,由牛顿运动定律可得:F2-mg-F洛=m,故此时小球对轨道的压力为F2=m+F洛+mg,所以小球每次经过轨道最低点时对轨道的压力大小不相等,故C错误。
知识点:磁场对运动电荷的作用力
题型:选择题