题目内容

如图所示,小车A的质量为M=2kg,置于光滑水平面上,初速度为v0=14m/s,带正电荷q=0.2C的可视为质点的物体B,质量m=0.1kg,轻放在小车A的右端,在A、B所在空间存在着匀强磁场,方向垂直纸面向里,磁感应强度B=0.5T,物体与小车间有摩擦力作用,设小车足够长,求:(1)物体B的最大速度?(2)小车A的最小速度?(3)在此过程中系统增加的内能?(g=10m/s2)

答案:
解析:

  (1)对B物体进行受力分析得,在竖直方向fB+N=mg①

  式中fB为B所受洛仑兹力:fB=BqvB

  在水平方向,A对B的摩擦力使B不断加速,由于vB增大,fB增大,N减小,当A对B的摩擦力为零时,此时B达到最大速度vmax

  令①式中,N=0,则有fB=mg③

  由②③得vmax=mg/Bq=10m/s

  (2)由分析知,B速度达到最大时,A车速度最小,设为va,A、B系统满足动量守恒,有Mv0=Mva+mvmax,得va=13.5m/s

  (3)由A、B系统能量守恒有:Q=ΔMMM=8.75J


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