Question

小珠子质量为m、电荷量为+q，穿在水平绝缘杆上以初速度υ向右滑动，匀强磁场的方向如图所示，小珠子与杆间的动摩擦因数为μ．试描述小珠子在杆上的运动情况．

Answer 1

【答案】分析：带正电的小珠子向右运动时，受到的洛伦兹力方向向上，讨论洛伦兹力与重力的大小关系，然后即可确定其运动形式，注意洛伦兹力大小随着速度的大小是不断变化的．
解答：解：由左手定则可判断洛伦兹力方向向上．
（1）当小珠子受到的洛伦兹力F等于重力mg时，即qvB=mg时，小珠子做速度为匀速运动；
（2）当qvB＜mg时，F_N=mg-qvB此时：摩擦力f=μF_N=ma，在摩擦力f作用下，小珠子的速度v和洛伦兹力qvB都逐渐减小，所以F_N增大，摩擦力f增大，加速度a增大，则小珠子做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止．
（3）当qvB＞mg时，F_N=qvB-mg，此时：μF_N=ma，在摩擦力f作用下，小珠子的速度v和洛伦兹力qvB都逐渐减小，所以F_N减小，摩擦力f减小，加速度a减小，则小环做加速度逐渐减小的减速运动，速度减小到时，弹力F_N、摩擦力f均为零，小珠子开始做匀速运动；故小珠子做加速度逐渐减小的减速运动，直到做匀速运动．
答：小珠子在杆上的运动情况：
（1）当小珠子受到的洛伦兹力F等于重力mg时，小珠子做速度为匀速运动；
（2）当qvB＜mg时，小珠子做加速度逐渐增大的减速运动，直至停止．
（3）当qvB＞mg时，小珠子做加速度逐渐减小的减速运动，直到做匀速运动．
点评：分析洛伦兹力要用动态思想进行分析，注意讨论各种情况，关键要抓住洛伦兹力与速度成正比进行分析．