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

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

题型:不详难度:来源:
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.魔方格
答案
(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
v21
-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
v21
-
1
2
m
v22
…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
举一反三
一根长为l的绝缘细线下端连接一质量为m 的带电小球,上端悬挂在固定点O上,整个装置处于真空室内的匀强电场中,电场方向水平,电场强度大小为E.开始时小球静止于A点,此时细线与竖直方向的夹角θ=37°,如图所示.重力加速度为g,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80.
(1)求小球的电荷量q.
(2)某时刻将匀强电场的方向突然改为竖直向上但电场强度大小保持不变,求小球通过最低点B时细线对小球的拉力大小.魔方格
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平行金属板水平放置,板间距为0.6cm,两板接上6×103V电压,板间有一个带电液滴质量为4.8×10-10g,处于静止状态,则油滴上有元电荷数目是(g取10m/s2)(  )
A.3×106B.30C.10D.3×104
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如图所示,对静止于水平地面上的重为G的木块,施加一竖直向上的逐渐增大的力F,若F总小于G,下列说法正确的是(  )
A.木块对地面的压力随F增大而增大
B.木块对地面的压力随F增大而减小
C.木块对地面的压力和地面对木块的支持力是一对平衡力
D.木块对地面的压力就是木块的重力
魔方格
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如图所示,用绝缘轻质细线悬吊一质量为m、电荷量为q的小球,在空间施加一匀强电场,使小球保持静止时细线与竖直方向成θ角,则所加匀强电场的电场强度的最小值为(  )
A.
mgsinθ
q
B.
mgcosθ
q
C.
mgtanθ
q
D.
mgcotθ
q
魔方格
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如图所示,螺线管横截面积为S,线圈匝数为N,电阻为R1,管内有水平向左的变化磁场.螺线管与足够长的平行金属导轨MN、PQ相连并固定在同一平面内,与水平面的夹角为θ,两导轨间距为L.导轨电阻忽略不计.导轨处于垂直斜面向上、磁感应强度为B0的匀强磁场中.金属杆ab垂直导轨,杆与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦滑动.已知金属杆ab的质量为m,电阻为R2,重力加速度为g.忽略螺线管磁场对金属杆ab的影响、忽略空气阻力.
(1)为使ab杆保持静止,求通过ab的电流的大小和方向;
(2)当ab杆保持静止时,求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率;
(3)若螺线管内方向向左的磁场的磁感应强度的变化率△B/△t=k(k>0).将金属杆ab由静止释放,杆将沿斜面向下运动.求当杆的速度为v时,杆的加速度大小.魔方格
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