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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,电荷量为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)判断物块的电性;
(2)小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功;
(3)小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能.
分析:(1)由物体的运动状态可知粒子受到的电场力方向,则可得出物块的电性
(2)小物块向右匀速运动时,由平衡条件列出等式.由动能定理研究小物块在向右运动过程,列出等式求出克服摩擦力做的功.
(3)由平衡条件得物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度,由功能关系可求得损失的机械能.
解答:解:(1)物体由静止开始向右做匀加速运动,所以物块受向右的电场力,而电场方向向左,所以物体带负电.
(2)设小物块向右匀速运动时的速度大小为v1,由左手定则可得出洛仑兹力方向向下,
由平衡条件有:qE-μ(mg+qv1B)=0…①
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:
 qEL-W=
1
2
m
v
2
1
-0
…②
由①②式解得:v1=
qE-μmg
μqB
…③
               W=qEL-
m(qE-μmg)2
2μ2q2B2
…④
(3)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,
物体被挡板弹回后做匀速直线运动,由平衡条件有:
qv2B-mg=0…⑤
根据功能关系可得碰撞过程损失的机械能等于动能的减小量,即:
△E=
1
2
m
v
2
1
-
1
2
m
v
2
2
…⑥
由③⑤⑥式解得:△E=
m(qE-μmg)2-μ2m3g2
2μ2q2B2

答:(1)物体带负电;
(2)小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功是qEL-
m(qE-μmg)2
2μ2q2B2

(3)小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能是
m(qE-μmg)2-μ2m3g2
2μ2q2B2
点评:本题考查了带电粒子在复合场中的运动,解答此类问题的关键是,对物体正确受力分析,明确运动过程,然后依据相关规律求解.
要注意电场力做功取决于电势差而洛仑兹力不做功,故应用功能关系解决一般的运动较为简单.
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(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.

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(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.
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科目:高中物理 来源:2010-2011学年辽宁省沈阳二中高二(上)月考物理试卷(10月份)(解析版) 题型:解答题

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