Question

如圖14所示，PR是一長(zhǎng)為L=0.64 m 的絕緣平板,固定在水平地面上，擋板R固定在平板的右端.整個(gè)空間有一個(gè)平行于PR的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，在板的右半部分有一個(gè)垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，磁場(chǎng)的寬度為0.32 m.一個(gè)質(zhì)量m=0.50×10^-3 kg、帶電荷量q=5.0×10² C的小物體，從板的P端由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，從D點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)后恰能做勻速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)物體碰到擋板R后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場(chǎng)（不計(jì)撤掉電場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的影響），物體返回時(shí)在磁場(chǎng)中仍做勻速運(yùn)動(dòng)，離開磁場(chǎng)后做減速運(yùn)動(dòng)，停在C點(diǎn)，PC=L/4.若物體與平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20,取g=10 m/s².

圖14

（1）判斷電場(chǎng)的方向及物體帶正電還是帶負(fù)電；?

（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小；?

（3）求物體與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能.

Answer 1

(1)電場(chǎng)方向向左　物體帶負(fù)電　(2)0.13 T　(3)4.8×10^-4 J?

解析:

(1)物體由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，證明電場(chǎng)力向右且大于摩擦力.進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說明它受的摩擦力增大，證明它受的洛倫茲力方向向下.由左手定則判斷，物體帶負(fù)電.物體帶負(fù)電而所受電場(chǎng)力向右，證明電場(chǎng)方向向左.?

(2)設(shè)物體被擋板彈回后做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為v₂，從離開磁場(chǎng)到停止的過程中，根據(jù)動(dòng)能定理有-μmg=0-mv₂²，解得v₂=0.80 m/s.物體在磁場(chǎng)中向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡，mg=qv₂B，解得B≈0.125 T≈0.13 T.?

(3)設(shè)從D點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度為v₁，根據(jù)動(dòng)能定理有：qEL-μmgL=mv₁²，物體從D到R做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受力平衡：qE=μ(mg+qv₁B)，解得v₁=1.6 m/s，小物體撞擊擋板損失的機(jī)械能：ΔE=mv₁²-mv₂²，解得?ΔE=4.8×10^-4 J.?