Question

如图所示，光滑的水平桌面放在方向竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放着一根一端开口、内壁光滑的试管，试管底部有一带电小球．在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，关于带电小球及其在离开试管前的运动，下列说法中正确的是（　　）

A．小球带负电

B．洛伦兹力对小球做正功

C．小球运动的轨迹是抛物线

D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大

Answer 1

分析：小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，由左手定则，分析电性．将小球的运动分解为沿管子向里和垂直于管子向右两个方向．根据受力情况和初始条件分析两个方向的分运动情况，研究轨迹，确定F如何变化．

解答：解：A、小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电．故A错误．
B、洛伦兹力总是与速度垂直，不做功．故B错误．
C、设管子运动速度为v₁，小球垂直于管子向右的分运动是匀速直线运动．小球沿管子方向受到洛伦兹力的分力F₁=qv₁B，q、v₁、B均不变，F₁不变，则小球沿管子做匀加速直线运动．与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线．故C正确．
D、设小球沿管子的分速度大小为v₂，则小球受到垂直管子向左的洛伦兹力的分力F₂=qv₂B，v₂增大，则F₂增大，而拉力F=F₂，则F逐渐增大．故D正确．
故选CD．

点评：本题中小球做类平抛运动，其研究方法与平抛运动类似：运动的合成与分解，其轨迹是抛物线．本题采用的是类比的方法理解小球的运动．