如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,质量m=1.0×10-4kg,带有q=4×10-4C正电,小球在棒上可以滑动,棒竖直放置,匀强磁场为水平方向,B=0.5T,小球

发布时间:2020-08-08 01:47:14

如图所示,套在很长的绝缘直棒上的小球,质量m=1.0×10-4kg,带有q=4×10-4C正电,小球在棒上可以滑动,棒竖直放置,匀强磁场为水平方向,B=0.5T,小球与棒间的动摩擦因数μ=0.2,求小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度和最大速度.取g=10m/s2,设小球带电量不变.

网友回答

解:小球加速过程中,洛伦兹力、支持力和摩擦力均不断增大,根据牛顿第二定律,有
mg-μqBv=ma
故小球做加速度不断减小的加速运动,故刚释放时,加速度最大:am=g=10m/s2;
当加速度减为零时,物体的速度最大,故
μqBvm=mg
解得
vm==
即小球由静止沿棒竖直下落的最大加速度为10m/s2,最大速度为100m/s.
解析分析:开始棒只受重力,向下加速,有速度后,受到向右的洛伦兹力,故有向左的支持力和向上的滑动摩擦力,速度不断加大,洛伦兹力也不断变大,故摩擦力也不断变大,物体做加速度不断减小的加速运动,直到加速度减为零,开始做匀速直线运动.

点评:本题关键对物体受力分析后,根据牛顿第二定律列式分析计算出最大加速度;然后再根据共点力平衡条件得出物体的最大速度.
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