Question

如图所示，PR是一长为L=0.64m的绝缘平板固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端。整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂于纸面向里的匀强磁场B，磁场的宽度0.32m。一个质量m=0.50×10^－3kg、带电荷量为q=5.0×10²C的小物体，从板的P端由静止开始向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动。当物体碰到挡板R后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场（不计撤掉电场对原磁场的影响），物体返回时在磁场中仍作匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PC=L/4。若物体与平板间的动摩擦因数取10m/s²。
   （1）判断电场的方向及物体带正电还是带负电；
   （2）求磁感应强度B的大小；
   （3）求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能。

Answer 1

（18分） （1）物体由静止开始向右做匀加速运动，证明电场力向右且大于摩擦力。进入磁场后做匀速直线运动，说明它受的摩擦力增大，证明它受的洛仑兹力方向向下。由左手定则判断，物体带负电。………………2分物体带负电而所受电场力向右，证明电场方向向左。………………………2分（2）设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v₂，从离开磁场到停在C点的过程中，根据动能定理有………………2 分解得v₂=0.80m/s…………………1分物体在磁场中向左做匀速直线运动，受力平衡mg=qv₂B………………………2分解得B=0.125T=0.13T………………………………………………………………1分 （3）设从D点进入磁场时的速度为v₁，根据动能定理有： ………2分物体从D到R做匀速直线运动受力平衡：qE=μ(mg+qv₁B)……………………2分解得v₁=1.6m/s…………1分 小物体撞击挡板损失的机械能力：……2分解得△E=4.8×10^－4J…………………………………………………………………1分