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(2005•海淀区一模)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

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/07/13 18:41:34
(2005•海淀区一模)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,磁场的宽度为d=0.32m,一个质量为m=0.50×10-3kg、带电荷量为q=5.0×10-2C的物体,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.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,物体与平板间的动摩擦因数μ=0.20,g取10m/s2.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)物体从P运动到R的时间.
(1)物体返回后在磁场中无电场,仍做匀速运动,洛伦兹力与重力平衡,则有
   mg=qBv2…①
离开磁场后,由动能定理得:-μmg
L
4=0-
1
2m
v22 …②
解得,v2=0.8m/s
代入①得,B=0.125 T
由于电荷由P运动到C做匀加速运动,可知电场方向水平向右,且有
(Eq-μmg)
L
2=
1
2m
v21-0…③
进入电磁场后做匀速运动,则有  qE=μ(qBv1+mg)…④
联立③④解得,v1=1.6m/s,E=6.0×10-2N/C
(2)物体从P到D做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,
根据运动学公式与牛顿第二定律,则有qE-μmg=ma
运动学公式,L−d=
1
2a
t21
代入数据,解得:t2=0.4s
而匀速直线运动,则有:t2=
d
v1=
0.32
1.6s=0.2s
由题意,代入数据,解得:从P运动到R的时间t=t1+t2=0.4s+0.2s=0.6s
答:(1)电场强度E的大小6.0×10-2N/C;
(2)物体从P运动到R的时间0.6s.
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