Question

如圖所示，質(zhì)量為1g的小環(huán)帶4×10^-4C的正電荷，套在長(zhǎng)直的絕緣桿上，兩者間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=O.2。將桿放入都是水平的互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，桿所在平面與磁場(chǎng)垂直，桿與電場(chǎng)的夾角為37°。若E=10N／C，B=O.5T，小環(huán)從靜止起動(dòng)。求：
(1)當(dāng)小環(huán)加速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度；
(2)當(dāng)小環(huán)的速度最大時(shí)，環(huán)的速度和加速度。

Answer 1

(1)=2.8m／s²    =52m／s
(2) =122 m／s,此時(shí):=O

(1)小環(huán)從靜止起動(dòng)后，環(huán)受力如圖(a)所示，隨著速度的增大，垂直桿方向的洛侖茲力便增大，于是環(huán)上側(cè)與桿間的正壓力減小，摩擦力減小，加速度增大。當(dāng)環(huán)的速度為時(shí)，正壓力為零，摩擦力消失，此時(shí)環(huán)有最大加速度。
在平行于桿的方向上有:,解得：=2.8m／s²    (a)
在垂直于桿的方向上有:, 解得=52m／s
(2)在上述狀態(tài)之后，環(huán)的速度繼續(xù)增大導(dǎo)致洛侖茲力繼續(xù)增大，致使小環(huán)下側(cè)與桿之間出現(xiàn)擠壓力N，如圖(b)所示。于是摩擦力，又產(chǎn)生，而且隨著速度增大，洛侖茲力增大，彈力增大，摩擦力增大，桿的加速度a減小。當(dāng)a減小到零時(shí)，環(huán)有最大速度。
在平行桿方向有:
在垂直桿方向有:,
又． 解得:=122 m／s,此時(shí):=O