高中物理電磁場,帶電小球在電磁場運動,機械能電勢能之和如何判

2020-12-14 懶人高中物理

高中物理電磁場。這雖然是一道選擇題,但是卻包含了電場磁場重力場的複合場問題,還涉及了摩擦力以及牛頓第二定律等。

電磁場

我們先研究下小球的運動。

剛剛釋放時,小球初速度讀為零,這時洛倫茲力為零。

小球此時加速度向下,水平方向支持力等於電場力,豎直方向重力大於摩擦力【不然不可能向下運動】。

當小球運動起來之後,就受到洛倫茲力的作用。利用左手定則【左力右電要記牢!】,讓磁場穿過手掌心【也即手掌面向自己】,四指指向下方,我們會發現大拇指是指向右方的,這就意味著洛倫茲力是向右的。並且隨著速度的增加,洛倫茲力也會增加。這樣洛倫茲力電場力的合力就開始減小,水平方向受力平衡,支持力自然也隨著減小,杆是粗糙的,這樣摩擦力也隨之減小,加速度增大。當電場力等於洛倫茲力時,支持力為零,此時摩擦力等於零,這時加速度最大。但是由於小球還在加速,所以速度繼續增大,之後洛倫茲力大於電場力,隨著速度地方增大,支持力也跟著增大,從而摩擦力增大,加速度減小。當加速度為零時,速度達到最大,也即達到了穩定。

下面再來看選項:A加速度。這個加速度是先增大再減小的。

B當洛倫茲力等於電場力時加速度最大,等於g

C:最大速度是需要計算的。此時摩擦力等於重力,可以求出摩擦力,根據f=μN可以求出N,從而得出洛倫茲力,最終算出速度來。

D:可以從兩個角度考慮。第一能量守恆,這裡涉及到電勢能,機械能,內能。由於摩擦力的存在,能能是不斷增加的。由於總能量一定,內能增加,機械能和電勢能之和必然減少。

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4.如圖所示,在水平勻強電場和垂直紙面向裡的勻強磁場中有一豎直足夠長固定絕緣杆MN,小球P套在杆上,已知P的質量為m,電荷量為+q,電場強度為E、磁感應強度為BP與杆間的動摩擦因數為μ,重力加速度為g。小球由靜止開始下滑直到穩定的過程中 A.加速度一直減小 B.下滑的最大加速度am=g C.下滑的最大速度vmmg tungugB D.機械能和電勢能的總和保持不變

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