如图,绝缘水平面AB上方,MN左侧存在着水平向右的匀强电场,场强为E=500v/m,MN和PQ之间存在着方向水平垂直纸面向里的匀强磁场,且边界MN上即无电场,将质量为m1=0.02kg,带电量为q1=2×10-4C的表面绝缘的物块a(视作质点)自距离MN为L=2m的A点由静止释放,物块A向右加速,并与放置在MN边界上质量为m2=0.06kg,带电量为 q2=6×10-2C表面绝缘的物块b发生没有机械能损失的碰撞,已知二者与水平面间的动磨擦因数均为μ=0.1,最终发现物块b沿水平面穿出边界PQ后在无场区又运动了2s后停止运动, (g=10m/s2),不计两物块间的库仑力,据此求解下列问题
(1) 磁场的磁感应强度大小B。
(2) 物块a再次返回边界MN时的速度大小v。
(1)B=5T
(2)
(1) 物块在向右加速的过程中,
由动能定理得 代入数据得
物块ab碰撞过程,由动量守恒得
由机械能守恒得
两式联立代入数据得 即物块A向左返回,而B将以2m/s的速度向右运动。物块B沿水平面向右运动穿出磁场时的速度大小仍为2m/s,r所以可知,物块B在磁场中做匀速直线运动,即物块B将不受磨擦,由竖直方向上受力平衡得
代入有关数据,得磁场的磁感应强度为B=5T。
(2) 由以上计算可知,物块A一定会再次返回边界MN,
物块A在向左运动的过程中,由牛顿第二定律得,
由运动学公式得 物块A向左运动的距离为
物块A向右运动到边界MN的过程中,有
同理有
几式联立可得.
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如图,绝缘水平面AB上方,MN左侧存在着水平向右的匀强电场,场强为E=500v/m,MN和PQ之间存在着方向水平垂直纸面向里的匀强磁场,且边界MN上即无电场,将质量为m1=0.02kg,带电量为q1=2×10-4C的表面绝缘的物块a(视作质点)自距离MN为L=2m的A点由静止释放,物块A向右加速,并与放置在MN边界上质量为m2=0.06kg,带电量为 q2=6×10-2C表面绝缘的物块b发生没有机械能损失的碰撞,已知二者与水平面间的动磨擦因数均为μ=0.1,最终发现物块b沿水平面穿出边界PQ后在无场区又运动了2s后停止运动, (g=10m/s2),不计两物块间的库仑力,据此求解下列问题
(1) 磁场的磁感应强度大小B。
(2) 物块a再次返回边界MN时的速度大小v。
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