题目内容

如图所示,一质量为m、电荷量为+q的小物块,从倾角为的绝缘光滑斜面上由静止开始滑下.斜面处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外.求物块能在斜面上滑行的速度范围和最大距离.

答案:略
解析:

思路点拨:当物体沿斜面滑下时,受到重力mg,斜面的支持力N,及洛伦兹力F三个力的作用(如图所示).在这三个力的作用下,物体做匀加速直线运动,随着物体速度的增加,物体所受的洛伦兹力F也随之增大,斜面对物体的支持力N变小,当斜面对物体的支持力变为零时,物体将离开斜面.

正确解答:将重力mg沿垂直于斜面方向与平行斜面方向进行正交分解,在垂直于斜面方向上,当N=0时,由平衡条件可知

F=mgcos

由于F=qvB

所以物体在斜面上可能达到的最大速度为

在平行于斜面方向,由牛顿第二定律可得

ma=mgsin

物体在沿斜面向下做初速度为零的匀变速直线运动,所以物体在斜面上运动的最大距离为

小结点评:物体在滑动的过程中可能离开斜面,物体离开斜面的临界条件是物体和斜面之间的作用力N=0,这是解决类似问题时应抓的关键.此题也可用功能关系求解,注意洛伦兹力在物体运动的过程中是不做功的.


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