12.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图3-80所示.若小球运动到A点时,绳子忽然断开.关于小球在绳断

Question

12.在光滑绝缘水平面上,一轻绳拉着一个带电小球绕轴O在匀强磁场中作逆时针方向的匀速圆周运动,磁场方向竖直向下,其俯视图如图3-80所示.若小球运动到A点时,绳子忽然断开.关于小球在绳断开后可能的运动情况,下列说法中正确的是
\x05A.小球仍作逆时针匀速圆周运动,半径不变
\x05B.小球仍作逆时针匀速圆周运动,但半径减小
\x05C.小球作顺时针匀速圆周运动,半径不变
\x05D.小球作顺时针匀速圆周运动,半径减小
为什么会可能做顺时针的匀速圆周运动?半径速度又是如何变化?

Answer 1

1、如果小球带正电,则小球所受的洛伦兹力方向指向圆心,此种情况下,如果洛伦兹力刚好提供向心力,这时绳子对小球没有作用力,绳子断开时,对小球的运动没有影响,小球仍做逆时针的匀速圆周运动,半径不变,A选项正确.如果洛伦兹力和拉力共同提供向心力,绳子断开时,向心力减小,而小球的速率不变,则小球做逆时针的圆周运动,但半径增大.
2、如果小球带负电,则小球所受的洛伦兹力方向背离圆心,由可知,当洛伦兹力的大小等于小球所受的一半时,绳子断后,小球做顺时针的匀速圆周运动,半径不变,C选项正确,当洛伦兹力的大小大于小球所受的拉力的一半时,则绳子断后,向心力增大,小球做顺时针的匀速圆周运动,半径减小,D选项正确,故本题正确的选项为ACD.