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

va2
r
,所以Fa=mg-qvB+m
va2
r

对b球受力分析可得,Fb-mg=m

vb2
r
,所以Fb=mg+m
vb2
r

对c球受力分析可知,Fc-mg=m

vc2
r
,所以Fc=mg+m
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.

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