Question

18．如图所示，一个质量为m带正电的圆环套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上，整个装置处于方向如图所示的匀强磁场B中．现给滑环施以一个水平向右的瞬时速度v₀，使其沿杆运动，则下列说法正确的是（　　）

• A． 摩擦力做功可能为零
• B． 洛仑兹力做功为$\frac{1}{2}mv_0^2$
• C． 先作加速运动，最后作匀速运动
• D． 先作减速运动，最后作匀速运动?

Answer 1

分析 给滑环一个水平向右的瞬时速度，圆环受到洛伦兹力的大小，结合滑环在竖直方向上的受力得出支持力的变化，从而得出摩擦力的变化，根据所受的合力判断其运动规律．

解答 解：若竖直向上的洛伦兹力等于重力大小，则竖直方向上不受支持力，圆环不受摩擦力，做匀速直线运动．若圆环所受的洛伦兹力大于重力，则杆子对圆环的弹力方向向下，所受的摩擦力水平向左，做减速运动，洛伦兹力减小，当受到洛伦兹力等于重力时，则环不受摩擦力，因此做匀速直线运动．
若圆环所受的洛伦兹力小于重力，杆子对圆环的弹力向上，所受的摩擦力水平向左，做减速运动，洛伦兹力减小，弹力增大，圆环一直减速运动，最终速度为零．
A、由上分析可知，摩擦力可能为零，则摩擦力做功可能为零，故A正确；
B、由于洛伦兹力总与速度垂直，则不会做功，故B错误；
CD、由上分析可知，可能，先作减速运动，最后作匀速运动，不可能先加速，再匀速运动的，故C错误，D正确；
故选：AD．

点评 解决本题的关键知道加速度方向与合力的方向相同，当加速度方向与速度方向相同，做加速运动，当加速度方向与速度方向相反，做减速运动．