Question

如圖8-3-12所示，在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，水平放置一足夠長的絕緣細桿，細桿上套著一個帶正電的小球，已知電場強度大小為E，方向水平向右；小球質量為m，所帶電荷量為q；磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里；小球與水平細桿間的動摩擦因數為μ.某時刻由靜止釋放小球，問：

（1）當小球的速度達到何值時，其加速度最大，這個加速度的最大值是多少？

（2）小球最終的運動速度為多大？

圖8-3-12

Answer 1

解析：（1）釋放后，小球在電場力作用下向右運動，開始小球的速度v很小，所受的洛倫茲力f=qvB很小，小球受力如圖所示.隨著v增大，洛倫茲力f=qvB不斷增大，細桿對小球支持力N不斷減小，當mg=qvB，即v=時，N=0，細桿對小球的摩擦力為零，小球的加速度最大，a_m= .

（2）小球繼續加速運動，因豎直方向受力平衡，細桿對小球支持力N的方向變為向下，此時，小球受力如圖所示，隨著v的增大，洛倫茲力f=qvB不斷增大，細桿對小球的支持力N和摩擦力μN也不斷變大，小球速度最大時，有Eq=μN，qv_mB=mg+N，

可推出v_m=.

答案：（1）      （2）