如圖所示,PR是一長為L=0.64m的絕緣平板,固定在水平地面上,擋板R固定在平板的右端.整個空間有一個平行于PR的勻強(qiáng)電場E,在板的右半部分有一垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場,磁場的寬度d=0.32m.一個質(zhì)量m=0.50×10
-3kg、帶電荷量為q=5.0×10
-2C的小物體,從板的P端由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動,從D點(diǎn)進(jìn)入磁場后恰能做勻速直線運(yùn)動.當(dāng)物體碰到擋板R后被彈回,若在碰撞瞬間撤去電場(不計撤去電場對原磁場的影響),物體返回時在磁場中仍作勻速運(yùn)動,離開磁場后做減速運(yùn)動,停在C點(diǎn),PC=
.若物體與平板間的動摩擦因數(shù)μ=0.20,g取10m/s
2.
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/9825bc315c6034a87d8bf805cf134954082376cc.jpg)
(1)判斷電場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.
(1)物體由靜止開始向右做勻加速運(yùn)動,證明電場力向右且大于摩擦力,進(jìn)入磁場后做勻速直線運(yùn)動,說明它所受摩擦力增大,且所受洛倫茲力方向向下.由左手定則可判斷物體帶負(fù)電物體帶負(fù)電而所受電場力向右,說明電場方向向左.
(2)設(shè)物體被擋板彈回后做勻速直線運(yùn)動的速度為v
2,從離開磁場到停在C點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有:
-μmg?=0-m得:v
2=0.8m/s
物體在磁場中向左做勻速直線運(yùn)動,其受力平衡,則有:
mg=Bqv
2解得:B=0.125T.
(3)設(shè)從D點(diǎn)進(jìn)入磁場時的速度為v
1,據(jù)動能定理有:
qE?-μmg?=m物體從D到R做勻速直線運(yùn)動,其受力平衡有:
qE=μ(mg十qv
1B)
解得:v
1=l.6 m/s,
故小物體撞擊擋板損失的機(jī)械能為:
△E=m-m代入數(shù)據(jù)得:△E=4.8×10
-4J
答:(1)電場的方向向左,物體帶負(fù)電;
(2)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是0.125T;
(3)物體與擋板碰撞過程中損失的機(jī)械能是4.8×10
-4J.