Question

（16分）如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中，有一足夠長的絕緣細(xì)棒OO′在豎直平面內(nèi)垂直于磁場方向放置，細(xì)棒與水平面夾角為α。一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanα，現(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中：

（1）圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時的速度為多大？
（2）圓環(huán)A能夠達(dá)到的最大速度為多大？

Answer 1

（1）     （2）

試題分析：：(1)由于，即所以環(huán)將由靜止開始沿棒下滑。環(huán)A沿棒運(yùn)動的速度為時，受到重力、洛倫茲力、桿的彈力和摩擦力。
根據(jù)牛頓第二定律，對圓環(huán)A受力分析有
沿棒的方向：（2分）
垂直棒的方向：（2分）
所以當(dāng) (即)時
a有最大值，且
此時（2分）
解得：。（2分）
(2)設(shè)當(dāng)環(huán)A的速度達(dá)到最大值時，環(huán)受桿的彈力為，摩擦力為。
此時應(yīng)有，即（3分）
在垂直桿方向上
 （3分）
解得：（2分）