Question

如图所示，带正电的物块A放在足够长的不带电小车B上，两者均保持静止，处在垂直纸面向里的匀强磁场中，在t=0时用水平恒力F向右拉小车B，t=t₁时A相对B开始滑动，t=t₂以后B作匀加速直线运动，已知地面光滑、AB间粗糙，A带电荷量保持不变，则关于A、B的v-t图象，下图大致正确的是（　　）

A．

B．

C．

D．

Answer 1

分析：根据左手定则判断出物块A所受洛伦兹力方向竖直向上，物块所受的洛伦兹力随着速度的增大逐渐增大，由于物体A竖直方向受力平衡，所以A与B之间的压力减小，最大静摩擦力减小，当A、B之间的静摩擦力不能提供A的加速度时，A、B发生相对滑动．

解答：解：在t=t₁之前物体A与小车共同做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得：F=（m+M）a，所以小车与物块的速度随时间均匀增大；对物块A根据牛顿第二定律有：f=ma．即静摩擦力提供其加速度，根据左手定则判断出物块A所受洛伦兹力方向竖直向上，物块所受的洛伦兹力qvB逐渐增大，由于物体A竖直方向受力平衡，所以A与B之间的压力减小，即它们间的最大静摩擦力减小，当两物体A、B之间的最大静摩擦力不能提供物块A原来的加速度a时，A、B发生相对滑动．
当物块A与小车B之间的最大静摩擦力不能提供物块A原来的加速度a时，物块与小车发生了相对滑动，此时物块A受到向右的滑动摩擦力f₁=μF_N虽然小于刚才的静摩擦力，但是滑动摩擦力的方向仍然向右，物块A仍然加速运动，物块所受向上的洛伦兹力qvB逐渐增大，由于物体A竖直方向受力平衡，物块A与小车B之间的压力减小，所以向右的滑动摩擦力也减小，即物块A的加速度在减小，直到t₂时刻加速度减小到零，最后做匀速直线运动，在速度-时间图象中物块A的斜率逐渐减小到零；故AD错误．
当物块与小车发生了相对滑动，小车受到物块施加的向左的滑动摩擦力一直减小，由于水平恒力F是定值，所以小车受到向右的合力一直增大，即小车的加速度逐渐增大，在速度-时间图象中，小车的图象斜率从t₁时刻开始增大，直到t₂时刻，两物体间无摩擦力时，小车水平方向受到的合力F保持不变，即小车做匀加速直线运动，故B错误，C正确．
故选：C

点评：对于这类问题正确受力分析结合牛顿第二定律判断物体的加速度变化，再结合运动学关系式判断物体的速度变化情况．