Question

【題目】如圖所示，一足夠長的絕緣管豎直放置在相互垂直的勻強電場和勻強磁場中，其中電場強度為E，方向水平向右；磁感應強度為B，方向垂直紙面向外。一個質量為m、電荷量為+q的小球，從靜止釋放沿管下滑，小球與管壁間的動摩擦因數為μ。

（1）畫出小球剛開始下滑速度較小時的受力示意圖。

（2）小球速度多大時，其加速度最大？最大加速度是多少？

（3）小球下滑的最大速度是多少？

Answer 1

【答案】（1）圖見解析；（2）；（3）

【解析】

解：(1) 小球受到重力豎直向下，電場強度方向水平向右，小球受到的電場力水平向右，根據左手定則可得洛倫茲力水平向左，小球剛開始下滑速度較小時，洛倫茲力比較小，管壁對小球支持力水平向左，管壁對小球的摩擦力豎直向上，小球的受力示意圖如圖所示

(2)當時，小球所受摩擦力為零，此時加速度最大

此時速度：

最大加速度：

(3)當小球重力與摩擦力大小相等時，速度最大

則有：

最大速度：