Question

【题目】如图所示，下端封闭、上端开口、高h=5m内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一质量m=10g、电荷量q=0.2C的小球，整个装置以v=5m/s的速度沿垂直于磁场方向进入B=0.2T方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端管口飞出。取g=10m/s2。则：

A. 小球在管中运动的过程中机械能守恒

B. 小球带正电

C. 小球在管中运动的时间为1s

D. 小球在管中运动的过程中增加的机械能1J

Answer 1

【答案】BCD

【解析】试题分析：判断出小球所受洛伦兹力的方向，然后由左手定则判断出小球带什么电．小球在竖直方向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律求出小球的加速度，然后由位移公式求出小球的运动时间．由动能定理求出小球动能的增加量，由重力势能的计算公式求出重力势能的增加量，然后求出小球机械能的增加量．

小球从管口上端飞出，则小球在玻璃管中所受洛伦兹力方向竖直向上，由图示可知磁场垂直于纸面向里，小球沿水平方向向右运动，由左手定则可知，小球带正电，B正确；小球的实际运动速度可分解为水平方向的速度v和竖直方向的速度。与两个分速度对应的洛伦兹力的分力分别是水平方向的Fx和竖直方向的Fy．其中，竖直方向的洛伦兹力不变，在竖直方向上，由牛顿第二定律得，解得，由匀变速运动的位移公式得，解得，C正确；小球飞出管口时，竖直速度为，飞出管口的合速度为，动能增量，重力势能的增量，机械能的增量，A错误D正确．