Question

【題目】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．在該區域中，有一個豎直放置的光滑絕緣圓環，環上套有一個帶正電的小球．O點為圓環的圓心，a、b、c、d為圓環上的四個點，a點為最高點，c點為最低點，b、O、d三點在同一水平線上．已知小球所受電場力與重力大小相等．現將小球從環的頂端a點由靜止釋放，下列判斷正確的是（ ）

A． 小球能越過d點并繼續沿環向上運動

B． 當小球運動到c點時，所受洛倫茲力最大

C． 小球從d點運動到b點的過程中，重力勢能減小，電勢能增大

D． 小球從b點運動到C點的過程中，電勢能增大，動能先增大后減小

Answer 1

【答案】D

【解析】

試題分析：圓環在電場力、重力與磁場力的作用下共同運動，磁場力對圓環的運動不做功，又因為電場力與重力相等，故二個力的合力是沿斜向下與水平方向成45度角，這其實是個等效的力場的方向；在這個等效的力場中，a、d兩點是對稱的，故小球從環的頂端a點由靜止釋放后最高點是能夠到達b點，故選項A錯誤；小球在c點的速度并不最大，故c點時的洛倫茲力并不最大，選項B錯誤；小球從d點運動到b點的過程中，二點在同一高度，故重力勢能相等，選項C錯誤；小球從b點運動到c點的過程中，逆著電場線的方向，故電勢能增大，又因為其等效低點在bc之間，故動能先增大后減小，選項D正確。