题目内容

14.如图所示,足够长的绝缘斜面与水平面的夹角为37°(sin37°=0.6),放在水平方向的匀强电场和匀强磁场中,电场强度E=50v/m方向水平向左,磁场方向垂直纸面向里.一个电量为q=-4.0×10-2C,质量为m=0.4kg的光滑小球以初速度v0=20m/s从斜面底端向上滑,然后又滑下,共经过3s脱离斜面,求磁场的磁感应强度多大?(g=10m/s2

分析 以速度v0=20m从斜面底端上滑,在三个力四个力作用下减速运动,此过程由于洛仑兹力和弹力垂直于运动方向(大小也在变化)所以不改变速度大小,由动量定理求解比较方便,当然也可以用牛顿第二定律和运动学公式求得.下滑过程中由于洛仑兹力方向变为垂直于斜面向上,从而使支持力减小,当减小为零时,小球就离开斜面,这里有一个临界平衡状态

解答 解:带电小球沿斜面向上滑的过程中做匀减速运动,由动量定理有:
-(qEcos37°+mgsin37°)t=0-mvo
    所以:t=2(s)
下滑过程做匀加速运动,由题知下滑1s时带电小球离开斜面,则刚离开时有:
qvB=mgcos37-qEsin37°                  ①
(qEcos37°+mgsin37°)t=mv       ②
     所以:t=1                              ③
联立①②③求解得:B=5T.
答:磁场的磁感应强度为5T

点评 要注意的是小球向上滑时,洛仑兹力垂直于斜面向下,增加对斜面的压力,但下滑时洛仑兹力垂直于斜面向上,减小对斜面的压力.因为涉及时间和始末速度,所以用动量定理求解比较简单.还要注意的是题解中的q代有负号,与题目一样.

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