Question

如图所示，水平方向的匀强电场和匀强磁场互相垂直，竖直的绝缘杆足够长，杆上套一带电小环，小环和竖直杆都不光滑，小环由静止开始下落的过程中（ ）

A．先加速运动后匀速运动
B．最大加速度等于重力加速度
C．摩擦力一直增大，最终与重力相等
D．洛伦兹力与电场力都不做功，小环机械能守恒

Answer 1

【答案】分析：此题要先对小环进行正确的受力分析，由受力情况判断出小环的运动情况．小环向下做加速运动时会有洛伦兹力作用在小环上，分析水平方向上小环所受杆的弹力的变化，可判断摩擦力的变化，从而得到合力的变化情况，分析得出加速度的变化情况．摩擦力做功，小环的机械能减小．
解答：解：假设小环带正电．
A、B、C小环由静止开始下落，对小环受力分析如左图，受到竖直向下的重力、水平向右的电场力、水平向左的洛伦兹力和竖直向上的摩擦力，重力大于摩擦力，小环向下加速运动，速度增大，洛伦兹力增大，杆对环的弹力N减小，摩擦力f也随之减小，合力增大，加速度增大；
当电场力和洛伦兹力大小相等时，摩擦力为零，小环的竖直向下的加速度最大，为g；
之后洛伦兹力要大于电场力（如右图所示），并逐渐最大，摩擦力也随之增大，当摩擦力和重力大小相等时，小球加速度为零，开始做匀速直线运动．所以在整个过场中，小环先加速运动后匀速运动，最大加速度为g．摩擦力是先减小后增大，最后与重力相等，不变．故AB正确，C错误．
D、因摩擦力做负功，故小环的机械能减小．故D错误．
故选AB
点评：解决此类问题的关键就是对物体受力进行动态分析，结合牛顿运动定律分析运动情况，再由运动情况分析受力情况．
此类问题的受力特点是：合力在不断变化，当合外力变为零时，物体开始做匀速直线运动，经常出现的问题是利用平衡条件求带电体的最大速度等问题．