- 如圖11所示,一質量為 、帶正電荷 的小球以一端固定的細繩懸掛著,繩長為 ,系統置於均勻的磁場中,磁場 的方向垂直穿入紙面。開始時靜止的小球擺角與鉛直線夾 ,釋放後帶電小球向左擺動,設其左側最大擺角與鉛直線夾 。若摩擦力與空氣阻力均可忽略,重力加速度為 而小球在最低點的速率為 ,則下列關於小球受力與運動狀態的關係式或敍述,哪些正確?
(A)
(B) 在擺動過程中,磁力不對小球作功
(C) 在擺動過程中,重力對小球永遠作正功
(D) 小球在第一次通過最低點時,繩子的張力
(E) 小球在運動過程中所受的重力及磁力均為定值
圖11
詳解:
當小球速度為 時受到的磁力
磁力不對小球作功,B正確。磁力量值與速度有關,E錯誤。
由於小球受到向下的重力 、沿著法線方向的張力 、與速度方向垂直的磁力 ,其中 、 皆與速度方向垂直,不對小球作功,小球力學能守恆,因此A正確。
當小球向下移動時,重力對小球作正功;當小球向上移動時,重力對小球作負功;C錯誤。
小球第一次通過最低點時速度 向左,所受磁力 向下,由於小球所受合力當作向心力,因此
D正確。
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