Question

如圖所示,光滑水平面上有垂直向里、磁感應強度B=0.5T的勻強磁場，質量為M=2kg的平板小車以V₀=14m/s的速度在水平面上運動，將質量為m=0.1kg、電量q=+0.2C的絕緣小物塊，無初速地放在小車的右端，小車足夠長，與物塊之間有摩擦，g取10m/s²。求：
(1)物塊的最大速度；
(2)小車的最小速度；
(3)產生的最大內能。

Answer 1

解：(1)物塊放在上小車后，物塊加速而小車減速，設最后兩者相對靜止，則由動量守恒定律MV₀=(M+m)V…………………………………………………………………………(2分)得V=13.3m/s………………………………………………………………………(1分)因qBV=1.33N＞mg=1N……………………………………………………………(3分)故在物塊與小車不會相對靜止，即物塊的最大速度V_m由qBV_m=mg…………………………………………………………………………(2分)得V_m=10m/s…………………………………………………………………………(1分)(2)當物塊的速度最大時，小車的速度最小由MV₀=MV₁+mV_m………………………………………………………………………(2分)得………………………………………(1分)(3)由能量守恒定律得機械能的減少等于產生的內能………………………………………(4分)