Question

（22分）如圖所示，一個長為L的絕緣板固定在水平面上．整個空間有一個水平的勻強電場．板的右半部分有一個垂直于紙面向外的勻強磁場．一質量為m，帶電量為q的小物體（視為質點），在電場力的作用下，從板的左端P處由靜止開始向右運動。小物體與絕緣板間的動摩擦因數為μ。進入磁場區域后小物體恰好做勻速運動．在小物體碰到絕緣板右端的擋板Q后被彈回．若在碰撞瞬間撤去電場，物體返回過程在磁場中仍能做勻速運動，離開磁場后則做勻減速運動，并停在C點，已知PC=L/4。

求：⑴ 小物體與擋板碰撞前后的速率v₁和v₂；
⑵ 磁感應強度B的大小；
⑶ 電場強度E的大小和方向。

Answer 1

⑴  ⑵ ⑶   向右

試題分析：物體碰擋板后在磁場中做勻速運動，可判斷物體帶的是正電荷，電場方向向右。
⑴ 物體進入磁場前，在水平方向上受到電場力和摩擦力的作用，由靜止勻加速至V₁。
由動能定理得：      ①
物體進入磁場后，做勻速直線運動，電場力與摩擦力相等
      ②
在碰撞的瞬間，電場撤去，此后物體仍做勻速直線運動，速度為V₂，不再受摩擦力，在豎直方向上磁場力與重力平衡。
      ③
離開磁場后，物體在摩擦力的作用下做勻減速直線運動
由動能定理：      ④
由④式可得：
解以上各方程可得：
⑵ 由③式得：
⑶ 由②式可得：
   電場方向向右。