2016屆高三物理一輪復習學案:磁場
解:因為必須有電場力與重力平衡,所以必為負電;由左手定則得逆時針轉動;再由
(2)與力學緊密結合的綜合題,要認真分析受力情況和運動情況(包括速度和加速度)。必要時加以討論。
【例題22】質量為m帶電量為q的小球套在豎直放置的絕緣桿上,球與桿間的動摩擦因數為μ。勻強電場和勻強磁場的方向如圖所示,電場強度為e,磁感應強度為b。小球由靜止釋放后沿桿下滑。設桿足夠長,電場和磁場也足夠大, 求運動過程中小球的最大加速度和最大速度。
解:不妨假設設小球帶正電(帶負電時電場力和洛倫茲力都將反向,結論相同)。剛釋放時小球受重力、電場力、彈力、摩擦力作用,向下加速;開始運動后又受到洛倫茲力作用,彈力、摩擦力開始減小;當洛倫茲力等于電場力時加速度最大為g。隨著v的增大,洛倫茲力大于電場力,彈力方向變為向右,且不斷增大,摩擦力隨著增大,加速度減小,當摩擦力和重力大小相等時,小球速度達到最大 。
若將磁場的方向反向,而其他因素都不變,則開始運動后洛倫茲力向右,彈力、摩擦力不斷增大,加速度減小。所以開始的加速度最大為 ;摩擦力等于重力時速度最大,為 。