(19分)如图,在竖直平面内有以O为坐标原点的xOy坐标系,x≥0处有一块水平放置的粗糙薄板,已知P点坐标(L,0)。原点O处放一个质量为2m的绝缘物块A(可看做质点),A与薄板间的动摩擦因数为μ;第二、三象限内有垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁感应强度为B;第三、四象限内有沿y轴正向的匀强电场,第三象限内电场强度大小为,第四象限内电场强度大小为
;另有一个质量为m,带电量为q(q>0)的小球B从第二象限内的某点由静止释放,当它的运动方向变为水平方向时恰与A相撞,碰撞过程系统损失了
的能量,B球电荷量不变。碰后A获得沿x轴正向的速度,最后停止在P点;B球反弹后最后也打在P点。求:
⑴B球经过y轴时的坐标;
⑵B球静止释放点离x轴的高度。
(0,—) 3L(μ+
)
题目分析:(1)设B球碰后速度大小为vB
因为 qE1=mg,B球在第三象限内做匀速圆周运动 qBvB=m
2分
B球运动半周后再垂直电场方向进入第四象限内做类平抛运动,时间为t
沿y轴正方向加速度maB=
aB=g 1分
y轴正方向匀加速运动 2R= 1分
x轴正方向匀速直线运动L=vBt 1分
联立以上方程解得vB= 2分
则 2R= 2分
B球经过y轴时的坐标为(0,—) 2分
(2)碰后物块A速度为vA,沿薄板水平匀减速运动到P点
加速度大小为aA, μ2mg=2maA 2分
vA2=2aAL
vA= 2分
设B球在离x轴的高度为h处静止释放
B球在第一象限内只有重力做功mgh,根据总能量守恒有
mgh=
2mvA2+
mvB2 2分
h=3L(μ+) 2分