2018-2019学年新设计物理选修3-1人教浙江专用版讲义:第三章 磁场3-5 Word版含答案
2018-2019学年新设计物理选修3-1人教浙江专用版讲义:第三章 磁场3-5 Word版含答案第4页

(2)只有当B和v垂直时,F=qvB才成立。

【例3】 一个质量m=0.1 g的小滑块,带有q=5×10-4 C的电荷量,放置在倾角α=30°的光滑斜面上(绝缘),斜面固定且置于B=0.5 T的匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,如图2所示,小滑块由静止开始沿斜面滑下,斜面足够长,小滑块滑至某一位置时,要离开斜面(g取10 m/s2)。求:

图2

(1)小滑块带何种电荷?

(2)小滑块离开斜面时的瞬时速度为多大?

(3)该斜面长度至少为多长?(计算结果保留两位有效数字)

解析 (1)小滑块在沿斜面下滑的过程中,受重力mg、斜面支持力FN和洛伦兹力F作用,如图所示,若要使小滑块离开斜面,则洛伦兹力F应垂直斜面向上,根据左手定则可知,小滑块应带负电荷。

(2)小滑块沿斜面下滑的过程中,垂直于斜面的加速度为零时,由平衡条件得F+FN=mgcos α,当支持力FN=0时,小滑块脱离斜面。设此时小滑块速度为vmax,则此时小滑块所受洛伦兹力F=qvmaxB,

所以vmax== m/s≈3.5 m/s

(3)设该斜面长度至少为l,则小滑块离开斜面的临界情况为小滑块刚滑到斜面底端时。因为下滑过程中只有重力做功,由动能定理得mglsin α=mv-0,所以斜面长至少为l== m≈1.3 m。

答案 (1)负电荷 (2)3.5 m/s (3)1.3 m