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如图所示,质量为1g的小环带4×10-4C的正电荷,套在长直的绝缘杆上,两者间的动摩擦因数μ=O.2。将杆放入都是水平的互相垂直的匀强电场和匀强磁场中,杆所在平面与磁场垂直,杆与电场的夹角为37°。若E=10N/C,B=O.5T,小环从静止起动。求:
(1)当小环加速度最大时,环的速度和加速度;
(2)当小环的速度最大时,环的速度和加速度。
(1)=2.8m/s2    =52m/s
(2) =122 m/s,此时:=O
(1)小环从静止起动后,环受力如图(a)所示,随着速度的增大,垂直杆方向的洛仑兹力便增大,于是环上侧与杆间的正压力减小,摩擦力减小,加速度增大。当环的速度为时,正压力为零,摩擦力消失,此时环有最大加速度
在平行于杆的方向上有:,解得:=2.8m/s2    (a)
在垂直于杆的方向上有:, 解得=52m/s
(2)在上述状态之后,环的速度继续增大导致洛仑兹力继续增大,致使小环下侧与杆之间出现挤压力N,如图(b)所示。于是摩擦力,又产生,而且随着速度增大,洛仑兹力增大,弹力增大,摩擦力增大,杆的加速度a减小。当a减小到零时,环有最大速度
在平行杆方向有:
在垂直杆方向有:,
. 解得:=122 m/s,此时:=O
练习册系列答案
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