Question

如圖所示，下端封閉、上端開口、內(nèi)壁光滑的細(xì)玻璃管豎直放置，管底有一帶電的小球，整個(gè)裝置以水平向右的速度v勻速運(yùn)動(dòng)，沿垂直于磁場(chǎng)的方向進(jìn)入方向水平的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，由于水平拉力F的作用，玻璃管在磁場(chǎng)中的速度保持不變，最終小球從上端開口飛出，小球的電荷量始終保持不變，則從玻璃管進(jìn)入磁場(chǎng)到小球運(yùn)動(dòng)到上端開口的過程中，關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的加速度a、沿豎直方向的速度v_y、拉力F以及管壁對(duì)小球的彈力做功的功率P隨時(shí)間t變化的圖象分別如下圖所示，其中正確的是（ ）

A．
B．
C．
D．

Answer 1

【答案】分析：對(duì)小球進(jìn)行受力分析，根據(jù)小球的受力情況判斷，由牛頓第二定律求出加速度，判斷加速度與速度如何變化；對(duì)玻璃管受力分析，看拉力如何變化；最后由P=Fv判斷管壁對(duì)小球彈力的功率如何變化．
解答：解：A、以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受力如圖所示，由于小球隨玻璃管在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則豎直方向的洛倫茲力F₁=qvB是恒力，
由牛頓第二定律得：qvB-mg=ma，a=-g，小球的加速度不隨時(shí)間變化，恒定不變，故A錯(cuò)誤；
B、由A可知，小球在豎直方向上的加速度不變，小球做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向的速度vy=at隨時(shí)間均勻增加，故B錯(cuò)誤；
C、小球在水平方向受到的F₂=qv_yB=qaBt，小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：F_N=qaBt，玻璃管對(duì)小球的彈力F_N與小球?qū)ΣＡЧ艿淖饔昧�F_N′是作用力與反作用力，由牛頓第三定律得：F_N′=F_N=qaBt，玻璃管在水平方向上受拉力F與F_N′作用做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則F=F_N′=qaBt，即F=qaBt，由此可知，拉力F與時(shí)間t成正比，故C錯(cuò)誤；
D、管壁對(duì)小球的彈力做功的功率P=F_Nv=qavBt，P與t成正比，故D正確；
故選D．
點(diǎn)評(píng)：對(duì)小球正確受力分析、判斷出小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是正確解題的關(guān)鍵．