Question

如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（左侧有挡板），整个空间有方向平行于平板向右，大小E=10N/C的匀强电场，在板上C点的左侧有一个垂直于纸面向外、大小B=5T的匀强磁场．一个质量m=0.5kg，带电量q=-0.2C的小物块从C点由静止开始向左先做加速运动再做匀速运动并与左端挡板碰撞后被弹回．若在碰撞瞬间将电场改为竖直向下、大小不变，小物块被挡板弹回时在磁场中恰能做匀速运动．已知平板MC部分的长度为L=5m，物块与平板间的动摩擦因数为μ=0.2，g取10m/s²．求：（1）小物块在磁场中向左做匀速运动的速度；
（2）小物块从与左挡板碰后到最终静止所用时间t；
（3）整个过程中由于摩擦产生的热量Q．

Answer

（1）对物块受力分析，当匀速运动时，合外力为零，据此列方程求解即可．
（2）木块返回时经历两个运动过程，一是返回在磁场中的匀速运动，根据受力平衡可求出其速度，然后进一步求出时间，二是从C点向右做匀减速运动，由动量定理可求出时间．
（3）对整个过程根据功能关系可求出产生热量．
【解析】
（1）设小物块向左匀速运动时的速度大小为v1，由平衡条件有：
  qE-u（mg+qv1B）=0    ①
解得：v1=5m/s  
故小物块在磁场中向左做匀速运动的速度为：v1=5m/s． 
（2）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v2，由平衡条件有：
   Bqv2-（mg+qE）=0   ②
小物块由M到C做匀速运动：
   L=v2t1 ③
小物块由C到静止做匀减速运动，由动量定理：
   u（mg-qE）t2=mv2 ④
   t=t1+t2         ⑤
联解②③④⑤代入数据得：t=4.17s．
故小物块从与左挡板碰后到最终静止所用时间t=4.17s．
（3）设小物块与右端档饭碰撞过程损失的机械能为，则：
△   ⑥
对全过程，由能量守恒定律有：qEL=Q+△E   ⑦
联解⑥⑦得：Q=6J．
故整个过程中由于摩擦产生的热量：Q=6J．