如图所示,PR是一块长为L=4 m的绝缘平板固定在水平地面上,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直于纸面向外的匀强磁场B,一个质量为m=0.1 kg,带电量为q=0.5 C的物体,从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动,进入磁场后恰能做匀速运动。当物体碰到板R端的挡板后被弹回,若在碰撞瞬间撤去电场,物体返回时在磁场中仍做匀速运动,离开磁场后做匀减速运动停在C点,PC=L/4,物体与平板间的动摩擦因数为μ=0.4,取g=10m/s2 ,求:
判断物体带电性质,正电荷还是负电荷?
物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2
磁感应强度B的大小
电场强度E的大小和方向
【小题1】正电荷
【小题2】v2=2
m/s
【小题3】B=
T
【小题4】方向水平向右 E=2.4
解析:
【小题1】由于物体返回后在磁场中无电场,且仍做匀速运动,故知摩擦力为0,所以物体带正电荷.且:mg=qBv2…………………………………………………………①
【小题2】离开电场后,按动能定理,有:-μmg
=0-
mv2………………………………②
由①式得:v2=2
m/s
【小题3】代入前式①求得:B=
T
【小题4】由于电荷由P运动到C点做匀加速运动,可知电场强度方向水平向右,且:(Eq-μmg)
mv12-0……………………………………………③
进入电磁场后做匀速运动,故有:Eq=μ(qBv1+mg)……………………………④
由以上③④两式得: