导语:电磁场中物体的受力分析。熟练掌握安培力、洛仑兹力方向的判定,结合运动分析做出合理正确的受力分析。
1.( 2010四川卷)如图所示,电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上,两相同的金属导体棒 a、 b垂直于导轨静止放置,且与导轨接触良好,匀强磁场垂直穿过导轨平面。现用一平行于导轨的恒力 F作用在 a的中点,使其向上运动。若 b始终保持静止,则它所受摩擦力可能()

A.变为 0
B.先减小后不变
C.等于 F
D.先增大再减小
答案: AB
解析:对 a棒所受合力为 F a= F-F f - mgsin
- BIl,说明 a做加速度减小的加速运动,当加速度为 0后匀速运动,所以 a所受安培力先增大后不变。
如果 F= F f+ 2 mgsin
,则最大安培力为 mgsin
,则 b所受摩擦力最后为 0, A正确。
如果 F< F f+ 2 mgsin
,则最大安培力小于 mgsin
,则 b所受摩擦力一直减小最后不变, B正确。
如果 F f+ 3 mgsin
> F> F f+ 2 mgsin
,则最大安培力大于 mgsin
,小于 2 mgsin
,则 b所受摩擦力先减小后增大最后不变。
可以看出 b所受摩擦力先变化后不变, CD错误。
2.( 2009广东)如图所示,表面粗糙的斜面固定于地面上,并处于方向垂直纸面向外、磁感应强度为 B的匀强磁场中。质量为 m、带电量为+ Q的小滑块从斜面顶端由静止下滑。在滑块下滑的过程中,下列判断正确的是()

A.滑块受到的摩擦力不变
B.滑块到地面时的动能与 B的大小无关
C.滑块受到的洛伦兹力方向垂直斜面向下
D. B很大时,滑块可能静止于斜面上
答案: CD
解析:取物块为研究对象,小滑块沿斜面下滑由于受到洛伦兹力作用,如图所示, C正确; N= mgcosθ+ qvB,由于 v不断增大,则 N不断增大,滑动摩擦力 f=μ N,摩擦力增大, A错误;滑块的摩擦力与 B有关,摩擦力做功与 B有关,依据动能定理,在滑块下滑到地面的过程中,满足
,所以滑块到地面时的动能与 B有关, B错误;当 B很大,则摩擦力有可能很大,所以滑块可能静止在斜面上, D正确。
3.( 2009四川卷)如图所示,粗糙程度均匀的绝缘斜面下方 O点处有一正点电荷,带负电的小物体以初速度 V 1从 M点沿斜面上滑,到达 N点时速度为零,然后下滑回到 M点,此时速度为 V 2( V 2< V 1)。若小物体电荷量保持不变, OM= ON,则()

A.小物体上升的最大高度为
B.从 N到 M的过程中,小物体的电势能逐渐减小
C.从 M到 N的过程中,电场力对小物体先做负功后做正功
D.从 N到 M的过程中,小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小
答案: AD
解析:设斜面倾角为θ、上升过程沿斜面运动的最大距离为 L。
因为 OM= ON,则 MN两点电势相等,小物体从 M到 N、从 N到 M电场力做功均为 0。上滑和下滑经过同一个位置时,垂直斜面方向上电场力的分力相等,则经过相等的一小段位移在上滑和下滑过程中电场力分力对应的摩擦力所作的功均为相等的负功,所以上滑和下滑过程克服电场力产生的摩擦力所作的功相等、并设为 W 1。在上滑和下滑过程,对小物体,应用动能定理分别有:- mgsinθ L-μ mgcosθ L- W 1=-
和 mgsinθ L-μ mgcosθ L- W 1=
,上两式相减可得 sinθ L=
, A对;由 OM= ON,可知电场力对小物体先作正功后作负功,电势能先减小后增大, BC错;从 N到 M的过程中,小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减小,而重力分力不变,则摩擦力先增大后减小,在此过程中小物体到 O的距离先减小后增大,根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小, D对。