问题
选择题
如图所示,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道,K为轨道最低点,Ⅰ处于匀强磁场中,Ⅱ和Ⅲ处于匀强电场中,三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中,下列说法正确的是( )
A.在K处球a速度最大
B.在K处球b对轨道压力最大
C.球b需要的时间最长
D.球c机械能损失最多
答案
对a小球受力分析可知,Fa+qvB-mg=m
,所以Fa=mg-qvB+mva2 r
;va2 r
对b球受力分析可得,Fb-mg=m
,所以Fb=mg+mvb2 r
;vb2 r
对c球受力分析可知,Fc-mg=m
,所以Fc=mg+mvc2 r
;vc2 r
由于a球在磁场中运动,磁场力对小球不做功,整个过程中小球的机械能守恒;
b球受到的电场力对小球做负功,到达最低点时的速度的大小最小,所以b球的运动的时间也长,所以A错误C正确;
c球受到的电场力对小球做正功,到达最低点时球的速度大小最大,所以c球的机械能增加,c球对轨道压力最大,所以B错误,D错误.
故选:C.