Question

如圖9-5所示，足夠長的水平絕緣桿MN，置于足夠大的垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場中，磁場的磁感強度為B，一個絕緣環(huán)P套在桿上，環(huán)的質(zhì)量為，帶電量為q的正電荷，與桿間的動摩擦因數(shù)為，若使環(huán)以初速度向右運動，試分析絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。

Answer 1

當(dāng)絕緣環(huán)以初速度向右運動時，環(huán)受重力、洛侖茲力及桿的彈力N。由于N的大小、方向與重力和洛侖茲力大小有關(guān)，會約束水平方向的摩擦力變化，從而使絕緣環(huán)的最終運動可能有三種情況：
（1）若開始時，即，由于N=0，絕緣環(huán)不受摩擦力作用，做勻速直線運動。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。
（2）若開始時，即，N方向向上，絕緣環(huán)受桿摩擦力作用，做加速度變小的減速運動，直至靜止。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功。
（3）若開始時，即， N方向向下，絕緣環(huán)受桿摩擦力作用，做減速直線運動，洛侖茲力不斷減小，當(dāng)時，N=0，絕緣環(huán)不受摩擦力作用，做勻速直線運動，即最終速度。絕緣環(huán)克服摩擦力所做的功：。