如图所示,质量为m,带电-q的滑块从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止开始下滑,如果斜面处于垂直于纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度为B.若斜面足够大,滑块在斜面上滑行的最大速度

问题描述:

如图所示,质量为m,带电-q的滑块从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止开始下滑,如果斜面处于垂直于纸面向里的匀强磁场内,磁感应强度为B.若斜面足够大,滑块在斜面上滑行的最大速度和最大距离分别为多少?

(1)当小物体沿斜面加速下滑时,随着速度的增加,洛伦兹力逐渐增大,为了使小物体离开斜面,洛伦兹力的方向使必须垂直于斜面向上,可见,小物体带负电;
小物体沿斜面下滑时,受力如图所示:

由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma,
故加速度:a=gsinθ,
洛伦兹力F=qvB,当FN=0,即qvB=mgcosθ,
v=

mgcosθ
qB
时,小物体开始离开斜面;
(2)由匀变速直线运动的速度公式可得:v2=2ax
所以:x=
v2
2a
=
m2gcos2θ
2qBsinθ

答:小球在斜面下滑的最大速度是
mgcosθ
qB
;小球在斜面下滑的最大距离是
m2gcos2θ
2qBsinθ