Question

1．如圖所示為一個質量為m、電荷量為+q的圓環，可在水平放置的足夠長的光滑細桿上滑動，細桿處于磁感應強度為B的勻強磁場中（不計空氣阻力）．現讓細桿與圓環向下勻速運動．速度的大小為v₀．在以后的運動過程中，下列說法中正確的是（　　）

• A． 圓環的運動過程中受到的洛倫茲力大小不變
• B． 圓環的運動過程中受到的洛倫茲力大小逐漸增大
• C． 圓環的運動過程中受到洛倫茲力．但它并不對圓環做功
• D． 圓環的運動過程中受到洛倫茲力，且它對圓環做的功不為零

Answer 1

分析 當帶電圓環在磁場中運動的過程中，受到洛倫茲力和細桿的作用力，沿桿的方向，粒子的速度逐漸增大，然后結合f=qvB分析即可．

解答 解：A、由左手定則可知，帶電小環在開始向下運動的過程中，受到的洛倫茲力的方向向右，由于沿桿的方向小環只受到向右的洛倫茲力的作用，所以環將產生向右的加速度，向右做加速運動．而小環沿豎直方向的分速度大小不變，當向右的分速度增大時，合速度增大．根據f=qvB可知，小環受到的洛倫茲力隨合速度的增大而增大．故A錯誤，B正確；
C、小環在沿桿的方向只受到洛倫茲力的作用（或洛倫茲力向右的分力），小環的運動既有向下的分速度，又有向右的分速度，所以該力的方向與環的速度方向之間的夾角是銳角，所以洛倫茲力對小環做正功．故C錯誤，D正確．
故選：BD

點評 該題是一道學生易錯的題目，也是洛倫茲力能做功的特殊例子之一，解答的關鍵點是：小環除受到洛倫茲力外，還受到桿的作用力，正是由于桿對小環的限制作用，才使得合力對小環做功．
該情況要注意與帶電物體只受到洛倫茲力的情況是不一樣的．