如图所示,质量m=1.0×10-4 kg的小球放在绝缘的水平面上,小球带电荷量q=2.0×10-4 C,小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,外加水平向右的匀强电场E=5 V/m,垂直纸面向外的匀强磁场B=2 T,小球从静止开始运动.
(1)小球具有最大加速度的值为多少?
(2)小球的最大速度为多少?(g取10 m/s2)
解析:小球受到的电场力F电水平向右,洛伦兹力F洛竖直向下,滑动摩擦力F滑水平向左.当刚开始运动时,速度为零,洛伦兹力为零,滑动摩擦力最小,合外力最大,小球具有的加速度最大,mamax=qE-μmg,所以amax=8 m/s2.
当速度增大时,洛伦兹力增大,滑动摩擦力增大,合外力减小,加速度减小,速度增加,当电场力等于滑动摩擦力时,加速度为零,达到最大速度v max.则有:μ(mg+qvmaxB)=qE,所以:vmax=10 m/s.