洛仑兹力的“另类”作用

　　在高中物理学习当中，《磁场对运动电荷的作用》是高中物理当中重要的一节。由于洛仑兹力始终不做功，因此本节考查的物理模型主要是洛仑兹力提供向心力，物体做匀速圆周运动。然而，虽然洛仑兹力始终不做功，但它有其“另类”作用，如：可以改变物体运动的时间，改变物体的受力情况而做匀变速曲线运动，等等。下面我就简单谈谈这一“另类”作用，不当之处，望读者指正。
　　1.“另类”作用——改变物体运动时间和速度方向
　　例1：一个带正电荷的小球沿光滑水平绝缘的桌面向右运动，速度的方向垂直于一个水平方向的匀强磁场，如图所示，飞离桌子边缘落到地板上。设其飞行时间为t，水平射程为x，着地速度大小为v；若撤去磁场，其余条件不变时，小球飞行时间为t，水平射程为x，着地速度大小为v，则（）。
　　A.x＞x B.t＞t C.v＞v D.v=v
　　解析：小球在磁场运动时，如图所示，洛仑兹力垂直于速度，作图发现，洛仑兹力分解为水平方向和竖直方向。竖直方向的分洛仑兹力的作用是减小竖直方向的加速度，由h=at定性地推算出小球落地时间增加。而水平方向的分洛仑兹力反而使得水平方向的速度增加，当然水平射程增加。又因为洛仑兹力始终不做功，故速率不变。由此可知，答案为ABD。
　　点评：在此模型中，洛仑兹力起到两个方面作用，洛仑兹力的“另类”作用是改变物体运动时间和速度方向。竖直方向的分力做负功，水平方向的分力做正功，总功为零。
　　跟踪练习：如图所示，一个带负电的物体从粗糙斜面顶端滑到斜面底端时的速度为v，若加上一个垂直纸面向外的磁场，则滑到底端时（）。
　　A.v变大 B.v变小 C.v不变 D.不能确定
　　参考答案：B。
　　2.“另类”作用——使得物体做曲线运动
　　例2：如图所示，在空间有水平方向匀强磁场，磁感强度大小为B，方向垂直纸面向里。在磁场中有一长为L、内壁光滑且绝缘的细筒MN竖直放置，筒的底部有一质量为m、电荷量为+q的小球。现使细筒MN沿垂直磁场方向水平向右匀速运动，设小球电荷量不变。
　　（1）若使小球能沿筒壁上升，则细筒运动速度v应满足什么条件？
　　（2）当小球能沿筒壁上升，那么小球在竖直方向作何种运动呢？
　　（3）当细筒运动的速度为v（v＞v）时，试讨论小球对筒壁的压力随小球沿细筒上升高度之间的关系。
　　解析：小球随管一起运动，具有与管同样的水平速度。根据左手定则，小球受到竖直向上的洛仑兹力，要使小球能沿筒壁上升，必须满足qvB＞mg，即v＞。又因洛仑兹力大小和方向不变。所以，小球在竖直方向合力不变，做匀加速直线运动。当小球具有竖直方向速度时，也产生了水平向左的洛仑兹力，而水平方向小球做匀速运动，故有N=f。小球沿细筒上升高度h时，根据牛顿第二定律和运动学公式得a=，v=，根据N=f，有N=qB。
　　点评：虽然小球竖直方向在洛仑兹力的作用下做匀加速运动，做正功，但水平方向的洛仑兹力做负功，总的不做功，但正是洛仑兹力的作用改变了小球的运动情况，使小球做匀变速曲线运动。
　　跟踪练习：如图所示，下端封闭、上