作业帮高考物理专题 带电粒子在电场和磁场中的运动
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/16 13:21:31
高考物理专题 带电粒子在电场和磁场中的运动
一个带负电的滑环,套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置方向如图所示的匀强磁场中,开始时滑环静止,现给滑环施加一个水平向右的恒力F作用并开始计时,则描述滑环在杆上的运动情况不可能发生的 .
我想知道的是加速度这个哪里错了?为什么不可能发生
一个带负电的滑环,套在水平且足够长的粗糙的绝缘杆上,整个装置方向如图所示的匀强磁场中,开始时滑环静止,现给滑环施加一个水平向右的恒力F作用并开始计时,则描述滑环在杆上的运动情况不可能发生的 .
我想知道的是加速度这个哪里错了?为什么不可能发生
滑环在水平方向受到两个力作用：
向右的恒力F和滑动摩擦力f；
滑环在竖直方向受到三个力作用:
向下的重力G,杆的弹力N（一开始向上后来向下）
和向上的洛伦兹力f'（根据左手定则判定）.
刚开始的瞬间,洛伦兹力f'=qvB=0,支持力N=mg,合力F-f=F-μmg,加速度a=F/m-μg;
刚开始的一段时间内,F>f,滑环加速,f'=qvB增大,支持力N=mg-qvB在减小,f=μN减小,合力F-f增大,加速度在增大；
当速度增大到使f'=qvB=mg时,N=0,f=0,合力等于F,此时加速度取得最大值a=F/m;
随后,由于速度继续增大,f'=qvB继续增大,弹力N的方向转为向下,大小为N=qvB-mg,在逐渐增大,因此摩擦力f=μN在逐渐增大,合力F-f在逐渐减小,加速度a在逐渐减小；
当速度增大到使F=μ(qvB-mg)时,合力为0,加速度为零,速度取得最大值.
此后滑环一直做匀速直线运动.
再问： 那前半段图象是不是应该是凸的而不是凹的呢？
再答： 由于加速度的变化是连续的，所以两段曲线都是凸的。否则加速度最大时，加速度的变化率是无穷大，是不现实的。
向右的恒力F和滑动摩擦力f；
滑环在竖直方向受到三个力作用:
向下的重力G,杆的弹力N（一开始向上后来向下）
和向上的洛伦兹力f'（根据左手定则判定）.
刚开始的瞬间,洛伦兹力f'=qvB=0,支持力N=mg,合力F-f=F-μmg,加速度a=F/m-μg;
刚开始的一段时间内,F>f,滑环加速,f'=qvB增大,支持力N=mg-qvB在减小,f=μN减小,合力F-f增大,加速度在增大；
当速度增大到使f'=qvB=mg时,N=0,f=0,合力等于F,此时加速度取得最大值a=F/m;
随后,由于速度继续增大,f'=qvB继续增大,弹力N的方向转为向下,大小为N=qvB-mg,在逐渐增大,因此摩擦力f=μN在逐渐增大,合力F-f在逐渐减小,加速度a在逐渐减小；
当速度增大到使F=μ(qvB-mg)时,合力为0,加速度为零,速度取得最大值.
此后滑环一直做匀速直线运动.
再问： 那前半段图象是不是应该是凸的而不是凹的呢？
再答： 由于加速度的变化是连续的，所以两段曲线都是凸的。否则加速度最大时，加速度的变化率是无穷大，是不现实的。