题目内容
如图所示,PR是一长为L=0.64m的绝缘平板固定在水平地面上,挡板R固定在平板的右端。整个空间有一个平行于PR的匀强电场E,在板的右半部分有一个垂于纸面向里的匀强磁场B,磁场的宽度0.32m。一个质量m=0.50×10-3kg、带电荷量为q=5.0×102C的小物体,从板的P端由静止开始向右做匀加速运动,从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动。当物体碰到挡板R后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场(不计撤掉电场对原磁场的影响),物体返回时在磁场中仍作匀速运动,离开磁场后做减速运动,停在C点,PC=L/4。若物体与平板间的动摩擦因数取10m/s2。(1)判断电场的方向及物体带正电还是带负电;
(2)求磁感应强度B的大小;
(3)求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能。
(18分) (1)物体由静止开始向右做匀加速运动,证明电场力向右且大于摩擦力。进入磁场后做匀速直线运动,说明它受的摩擦力增大,证明它受的洛仑兹力方向向下。由左手定则判断,物体带负电。………………2分物体带负电而所受电场力向右,证明电场方向向左。………………………2分(2)设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2,从离开磁场到停在C点的过程中,根据动能定理有………………2 分解得v2=0.80m/s…………………1分物体在磁场中向左做匀速直线运动,受力平衡mg=qv2B………………………2分解得B=0.125T=0.13T………………………………………………………………1分 (3)设从D点进入磁场时的速度为v1,根据动能定理有: ………2分物体从D到R做匀速直线运动受力平衡:qE=μ(mg+qv1B)……………………2分解得v1=1.6m/s…………1分 小物体撞击挡板损失的机械能力:……2分解得△E=4.8×10-4J…………………………………………………………………1分
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