Question

如圖所示，水平方向的勻強電場和勻強磁場互相垂直，豎直的絕緣桿足夠長，桿上套一帶電小環，小環和豎直桿都不光滑，小環由靜止開始下落的過程中（　　）

A．先加速運動后勻速運動

B．最大加速度等于重力加速度

C．摩擦力一直增大，最終與重力相等

D．洛倫茲力與電場力都不做功，小環機械能守恒

Answer 1

分析：此題要先對小環進行正確的受力分析，由受力情況判斷出小環的運動情況．小環向下做加速運動時會有洛倫茲力作用在小環上，分析水平方向上小環所受桿的彈力的變化，可判斷摩擦力的變化，從而得到合力的變化情況，分析得出加速度的變化情況．摩擦力做功，小環的機械能減小．

解答：解：假設小環帶正電．
A、B、C小環由靜止開始下落，對小環受力分析如左圖，受到豎直向下的重力、水平向右的電場力、水平向左的洛倫茲力和豎直向上的摩擦力，重力大于摩擦力，小環向下加速運動，速度增大，洛倫茲力增大，桿對環的彈力N減小，摩擦力f也隨之減小，合力增大，加速度增大；
當電場力和洛倫茲力大小相等時，摩擦力為零，小環的豎直向下的加速度最大，為g；
之后洛倫茲力要大于電場力（如右圖所示），并逐漸最大，摩擦力也隨之增大，當摩擦力和重力大小相等時，小球加速度為零，開始做勻速直線運動．所以在整個過場中，小環先加速運動后勻速運動，最大加速度為g．摩擦力是先減小后增大，最后與重力相等，不變．故AB正確，C錯誤．
D、因摩擦力做負功，故小環的機械能減小．故D錯誤．
故選AB

點評：解決此類問題的關鍵就是對物體受力進行動態分析，結合牛頓運動定律分析運動情況，再由運動情況分析受力情況．
此類問題的受力特點是：合力在不斷變化，當合外力變為零時，物體開始做勻速直線運動，經常出現的問題是利用平衡條件求帶電體的最大速度等問題．