Question

11．如图所示，质量m=1.0×10^-4kg的小物块，带有5×10^-4C的电荷，放在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，整个斜面置于B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，物块由静止开始下滑，滑到某一位置时开始离开斜面（g取10m/s²），求：
（1）物块带什么电？
（2）物块离开斜面时速度多大？
（3）斜面至少有多长？

Answer 1

分析 （1）带电滑块在滑至某一位置时，由于在安培力的作用下，要离开斜面．根据磁场方向结合左手定则可得带电粒子的电性．
（2）由于斜面光滑，所以小滑块在没有离开斜面之前一直做匀加速直线运动．借助于洛伦兹力公式可求出恰好离开时的速度大小．
（3）由运动学公式来算出匀加速运动的时间．由位移与时间关系可求出位移大小．

解答 解：（1）由题意可知：小滑块受到的安培力垂直斜面向上．根据左手定则可得：小滑块带负电．
（2）当物体离开斜面时，弹力为零，因此有：qvB=mgcos30°，
得：$v=\frac{mgcos30°}{qB}$=$\frac{0.1×1{0}^{-3}×10×\frac{\sqrt{3}}{2}}{5×1{0}^{-4}×0.5}=2\sqrt{3}$m/s．
（3）由于斜面光滑，物体在离开斜面之前一直做匀加速直线运动，由牛顿第二定律得：
mgsin30°=ma，
由匀变速直线运的速度位移公式得：v²=2ax，
解得：x=1.2m．
答：（1）物体带负电．
（2）物体离开斜面时的速度为=2$\sqrt{3}$m/s．
（3）物体在斜面上滑行的最大距离是1.2 m．

点评 本题突破口是从小滑块刚从斜面离开时，从而确定洛伦兹力的大小，进而得出刚离开时的速度大小，由于没有离开之前做匀加速直线运动，所以由运动与力学可解出运动的时间及位移．