题目内容

如图所示,光滑水平面上方有垂直纸面向里、磁感应强度B="0.5" T 的匀强磁场,质量M="2" kg的平板小车以v0="4" m/s的速度在水平面上运动,将质量m="0.1" kg、电荷量q="0.2" C的绝缘小物块,无初速地放在小车的右端,小车足够长,与物块之间有摩擦,g取10 m/s2.求:

(1)物块的最大速度;
(2)小车的最小速度;
(3)产生的最大内能.
(1)10 m/s (2)13.5 m/s (3)8.75 J
(1)设物块与小车相对静止
由动量守恒:Mv0=(M+m)v
则v="13.3" m/s   ①
因qvB="1.33" N>mg="1" N
故小车、物块不会相对静止 ②
则当qvmB=mg时,
物块有最大速度vm=="10" m/s. ③
(2)当物块速度最大时,小车速度最小
由水平方向上动量守恒:
Mv0="Mv1+mvm    " ④
所以v1="13.5" m/s.   ⑤
(3)由能量守恒,产生的最大内能:
Q=Mv02-Mv12-mvm2  ⑥
所以Q="8.75" J.   ⑦
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