Question

如图所示，在电场强度E＝5 N/C的匀强电场和磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，沿平行于电场、垂直于磁场方向放一长绝缘杆，杆上套一个质量为m＝10^－4 kg，带电量q＝2×10^－4 C的小球，小球与杆间的动摩擦因数μ＝0.2，小球从静止开始沿杆运动的加速度和速度各怎样变化？

Answer 1

答案：
解析：

解析：带电小球在竖直方向上受力平衡，开始沿水平方向运动的瞬间加速度： 　　a1＝＝8 m/s2 　　小球开始运动后加速度： 　　a2＝[qE－μ(mg－qvB)]/m，由于小球做加速运动，洛伦兹力F磁增大，摩擦力Ff逐渐减小，当mg＝F磁时，Ff＝0，加速度最大，其最大值为：a3＝＝10 m/s2． 　　随着速度v的增大，F磁＞mg，杆对球的弹力N改变方向，又有摩擦力作用，其加速度：a4＝[qE－μ(qvB－mg)]/m．可见Ff随v的增大而增大，a4逐渐减小．当Ff＝F电时，加速度a5＝0，此时速度最大，此后做匀速运动． 　　由qE＝μ(qvB－mg)解得v＝15 m/s． 　　结论：小球沿杆运动的加速度由8 m/s2逐渐增大到10 m/s2，接着又逐渐减小到零，最后以15 m/s的速度做匀速运动