(1)(8分)小球刚进入管内时受到洛仑兹力为:
N ① (2分)
依题意小球受洛仑兹力方向向上,
,小球与管的下壁有弹力,摩擦使球减速至最终与细管速度相同时,两者以共同速度
v运动 (1分)
由动量守恒定律:
② (2分)
对系统:由能量守恒定律:
③ (2分)
由②③得:
Q =" 8" J (1分)
(2)(10分)如图。
分析:当滑块对管的上下壁均无压力时,滑块进入细管的速度满足:
④
得:
m/s -----------------1分
当滑块初速小于
m/s时,
,滑块与管的下壁有弹力,并有摩擦力,使滑块作匀减速直线运动,细管作匀加速直线运动,最终两者共速----------1分
对系统:依动量守恒定律:
⑤-----------1分
代入数据得:
⑥(
m/s)-----------1分
②当滑块初速20m/s≤v
0≤60m/s时,滑块与管的上壁有弹力,摩擦使滑块减速最终速度为
m/s,而细管作匀加速直线运动,加速到V’ ⑧-------1分
当滑块以初速度为v
0’进入,若恰好v’=v
t=20m/s,则对系统依动量守恒定律有:
可得:
>60m/s
当滑块以v
0=60m/s进入时,
∴细管工不会离开地面。
可见:当滑块以初速度20m/s≤v
0≤60m/s进入细管时,细管最终不能加速到20m/s-- 1分
(画图每段2分)