一帶電荷量為+q、質(zhì)量為m的小球,從一傾角為θ的光滑斜面上由靜止開始滑下.斜面處于磁感應強度為B的勻強磁場中,磁場方向垂直于紙面向外,如圖8-3-17所示.求小球在斜面上滑行的速度范圍和最大距離.

圖8-3-17

解析:以小球為研究對象,分析其受力情況:小球受重力、斜面支持力及洛倫茲力作用.沿斜面方向上,有

mgsinθ=ma

在垂直于斜面方向上,有

N+f=mgcosθ

由f=qvB知f隨著小球運動速度的增大而增大.當f增大到使N=0時,小球?qū)⒚撾x斜面.此時

f=qvmB=mgcosθ,vm=

此即為小球在斜面上運動速度的最大值.

小球在斜面上滑行的速度范圍是

0≤v≤

小球在斜面上勻加速運動的最大距離為

s===

判斷小球在斜面上運動的最大距離,還可以從洛倫茲力對帶電粒子不做功出發(fā),利用小球的機械能守恒來求解.即mvm2=mgssinθ,s==.

答案:0≤v≤    

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(1)在+Q、-Q形成的電場中,A點的電勢φA
(2)小球經(jīng)過B點時對細桿的拉力大小
(3)小球繼續(xù)向左擺動,能否經(jīng)過與A等高度的C點(OC=L)?若能,求出此時的速度;若不能,請說明理由.

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