题目内容
如图所示,PQ是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板(右侧有挡板),整个空间有平行于平板向左、场强为E的匀强电场,在板上C点的右侧有一个垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,一个质量为m、带电量为-q的小物块,从C点由静止开始向右先做加速运动再做匀速运动.当物体碰到右端挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,小物块返回时在磁场中恰做匀速运动,已知平板QC部分的长度为L,物块与平板间的动摩擦因数为μ,求:(1)小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功;
(2)小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能;
(3)最终小物块停在绝缘平板上的位置.
【答案】分析:(1)根据受力分析,结合平衡条件与动能定理,即可求解;
(2)根据小物块返回时在磁场中匀速运动,则有洛伦兹力等于重力,从而求出速度,进而确定碰撞过程中损失的机械能;
(3)根据能量守恒定律,结合摩擦力做功,即可求解.
解答:解:(1)设小物块向右匀速运动时的速度大小为v1,由平衡条件有
qE-μ(mg+qv1B)=0①
设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W,由动能定理有
②
由①②式解得
③
④
(2)设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v2,与右端挡板碰撞过程损失的机械能为△E,则有
qv2B-mg=0⑤
⑥
由③⑤⑥式解得
⑦
(3)设最终小物块停止的位置在板上C点左侧x距离处,由能量守恒定律有
⑧
由⑤⑧式解得
答:(1)小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功
;
(2)小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能
;
(3)最终小物块停在绝缘平板上的位置
.
点评:考查如何根据运动来确定受力,掌握左手定则,理解动能定理与能量守恒定律,注意做功的正负值.
(2)根据小物块返回时在磁场中匀速运动,则有洛伦兹力等于重力,从而求出速度,进而确定碰撞过程中损失的机械能;
(3)根据能量守恒定律,结合摩擦力做功,即可求解.
解答:解:(1)设小物块向右匀速运动时的速度大小为v1,由平衡条件有
qE-μ(mg+qv1B)=0①
设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W,由动能定理有
由①②式解得
(2)设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v2,与右端挡板碰撞过程损失的机械能为△E,则有
qv2B-mg=0⑤
由③⑤⑥式解得
(3)设最终小物块停止的位置在板上C点左侧x距离处,由能量守恒定律有
由⑤⑧式解得
答:(1)小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功
(2)小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能
(3)最终小物块停在绝缘平板上的位置
点评:考查如何根据运动来确定受力,掌握左手定则,理解动能定理与能量守恒定律,注意做功的正负值.
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