材料 问题:如图1所示,带正电的小球由绝缘细线悬挂在O点,小球从A点静止释放,运…
材料 问题:如图1所示,带正电的小球由绝缘细线悬挂在O点,小球从A点静止释放,运动至最低点B点时,其速度为,细线对小球的拉力为;若施加垂直纸面向里的匀强磁场后(图2),将小球再次从A点静止释放,运动至B点时的速度为,细线的拉力为,忽略空气阻力,且细线始终处于绷紧状态,则下列大小关系正确的是( )。
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正确答案:D
【正确率 38%】
未施加匀强磁场时,小球由A点运动至B点的过程中,小球受到竖直向下的重力[图]和沿细线向上的拉力[图],由于拉力[图]始终与运动方向垂直,故拉力[图]不做功,所以仅有重力[图]做功,小球机械能守恒;施加匀强磁场后,由于小球带有正电荷,所以在匀强磁场中运动时除受到重力[图]和拉力[图]外,还受到洛伦兹力[图],根据左手定则可知,洛伦兹力[图]始终垂直于小球的运动方向向上,所以在匀强磁场中,小球从A点运动至B点的过程中,仅有重力[图]做功,小球机械能守恒。由于两次运动过程中,小球的机械能均守恒,则小球减少的重力势能均完全转化为动能,根据公式[图],[图]可知,小球在B点的速度相同,即[图],B、C两项错误。由于两次运动过程中小球在B点的速度相同,则根据向心力公式[图]可知,小球在B点的向心力大小相同,即[图],由小球在B点的受力分析可知,[图],[图],所以[图],A项错误,D项正确。
故正确答案为D。