质量m=0.1g的小球,带有q=5×10-4C的正电荷,套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上,小球可以沿杆滑动,与杆间的动摩擦因数μ=0.4,这个装置放在磁感应强

发布时间:2020-08-09 02:39:29

质量m=0.1g的小球,带有q=5×10-4C的正电荷,套在一根与水平方向成θ=37°的绝缘杆上,小球可以沿杆滑动,与杆间的动摩擦因数μ=0.4,这个装置放在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中,求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度.

网友回答

解:以小球为研究对象,分析受力情况如图.
由牛顿第二定律得:
???? mgsinθ-μFN=ma
???? qvB+FN-mgcosθ=0
得到mgsinθ-μ(mgcosθ-qvB)=ma
当Ff=0时,即时,小球的加速度最大,此时
?? am=gsinθ=10×m/s2=6m/s2,
而当a=0,即mgsinθ=μ(qvB-mgcosθ)时,小球的速度最大,此时
=9.2m/s
答:小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度为6m/s2,最大速度为9.2m/s.
解析分析:以小球为研究对象,分析受力情况和运动情况,根据牛顿第二定律求解最大加速度.当小球匀速下滑时速度最大,由平衡条件求出最大速度.

点评:本题运用牛顿运动定律分析小球的运动情况是关键.若磁场方向反向,情况更为复杂,要注意洛伦兹力与速度成正比,根据洛伦兹力与重力垂直于杆的分力大小判断杆的弹力方向.
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