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来自陆懋荣的问题

  如图所示,质量为M=2.0kg的小车A静止在光滑水平面上,A的右端停放有一个质量为m=0.10kg带正电荷q=5.0×10-2C的小物体B,整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B=2.0T的匀强磁场.现从小车的左

  如图所示,质量为M=2.0kg的小车A静止在光滑水平面上,A的右端停放有一个质量为m=0.10kg带正电荷q=5.0×10-2 C的小物体B,整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B=2.0T的匀强磁场.现从小车的左端,给小车A一个水平向右的瞬时冲量I=26N•s,使小车获得一个水平向右的初速度,此时物体B与小车A之间有摩擦力作用,设小车足够长,g 取10m/s2.求:

  (1)瞬时冲量使小车获得的动能Ek;

  (2)物体B的最大速度vm,并在v-t坐标系中画出物体B的速度随时间变化的示意图象;

  (3)在A与B相互作用过程中系统增加的内能E热.

1回答
2020-06-03 07:26
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耿金花

  (1)瞬时冲量和碰撞是一样的,由于作用时间极短,可以忽略较小的外力的影响,而且认为,冲量结束后物体B的速度仍为零,冲量是物体动量变化的原因,根据动量定理即可求得小车获得的速度,进而求出小车的动能.

  I=Mv0,v0=I/M=13m/s,Ek=Mv02/2=169J.

  (2)小车A获得水平向右的初速度后,由于A、B之间的摩擦,A向右减速运动B向右加速运动,由于洛伦兹力的影响,A、B之间摩擦也发生变化,设A、B刚分离时B的速度为vB,则:

  BqvB=mg,即vB=mg/Bq=10m/s

  若A、B能相对静止.设共同速度为v

  由Mv0=(M+m)v,解得 v=12.38m/s

  因vB<v,说明A、B在没有达到共同速度前就分离了,

  所以B的最大速度为vB=10m/s.

  物块B的v-t图象如下

  (3)由于洛伦兹力的影响,A、B之间的摩擦力逐渐减少,因此无法用Q=fs求摩擦产生的热量,只能根据机械能的减少等于内能的增加来求解.

  由于B物体在达到最大速度时,两个物体已经分离,就要根据动量守恒定律求这时A的速度,设当物体B的速度最大时物体A的速度为vA

  A、B系统水平方向动量守恒:Mv0=MvA+mvB

  ∴vA=(Mv0-mvB)/M=12.5m/s

  Q=△E=Mv02/2-MvA2/2-mvB2/2=7.75J

  答:(1)小车的动能169J.(2)B的最大速度为vB=10m/s.图象

  (3)系统增加的内能7.75J

2020-06-03 07:29:19

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