Question

如图所示，在一根一端封闭、内壁光滑的绝缘直管MN内有一个带正电的小球，空间中充满竖直向下的匀强磁场．开始时，直管水平放置，且水球位于管的封闭端M处．现使直管沿水平方向向右匀速运动，经一段时间后小球到达管的开口端N处．在小球从M到N的过程中（　　）

A、磁场力对小球做了正功

B、直管对小球做了正功

C、磁场力的方向不断在变化

D、小球的运动轨迹是一直线

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，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．

解答：解：A、洛伦兹力总是与速度垂直，不做功，故A错误；
B、对小球受力分析，受重力、支持力和洛伦兹力，其中重力和洛伦兹力不做功，而动能增加，根据动能定理可知支持力做正功，故B正确；
C、D、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，洛伦兹力方向不断变化，故C正确，D错误；
故选BC．

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．