题目内容

将倾角为θ的光滑绝缘斜面放置在一个足够大的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B,一个质量为m、带电量为q的小物体在斜面上由静止开始下滑(设斜面足够长)如图所示,滑到某一位置开始离开,求:
(1)物体带电荷性质
(2)物体离开斜面时的速度及物体在斜面上滑行的长度是多少?
分析:带电物体下滑到某一位置离开斜面,由此可知洛伦兹力垂直于斜面向上,根据左手定则判断带电物体的电性.
对物体进行受力分析,当物体对斜面的压力为零时,物体开始离开斜面,由平衡条件求出物体此时的速度;
由牛顿第二定律求出物体的加速度,然后由匀变速运动的速度位移公式求出物体在斜面上滑行的长度.
解答:解:(1)当小物体沿斜面加速下滑时,随着速度的增加,洛伦兹力逐渐增大,为了使小物体离开斜面,洛伦兹力的方向使必须垂直于斜面向上,可见,小物体带负电.
(2)小物体沿斜面下滑时,受力如图所示;
由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,加速度a=gsinθ,
洛伦兹力F=qvB,当FN=0,即qvB=mgcosθ,
v=
mgcosθ
qB
时,小物体开始离开斜面;
由匀变速直线运动的速度位移公式可得:
v2-0=2aL,
则小物体在斜面上滑行的距离L=
m2gcos2θ
2q2B2sinθ

答:(1)物体带负电荷;
(2)物体离开斜面时的速度及物体在斜面上滑行的长度是
m2gcos2θ
2q2B2sinθ
点评:解决本题的关键是正确地进行受力分析,抓住垂直于斜面方向上的合力为零时,物体开始离开斜面进行分析求解.
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