Question

高二物理题，跪求高手进，要详细的解答过程~

如图所示，质量为m、带电量为-q的绝缘滑环套在固定于水平方向且足够长的绝缘杆上，滑环与杆之间的动摩擦因数为，整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直于纸面向外。现给滑环一个向右的瞬时冲量I使其开始运动，当I=I0 时滑环恰能沿杆作匀速直线运动。 (1)求I0 的大小; (2)若瞬时冲量为某一个I值，且I＞I0 ，求滑环沿杆运动过程中克服摩擦力做的功。

Answer 1

(1)对物体受力分析:洛伦兹力qvB当和重力mg大小相等时，也就是这时支持力为0，不受到摩擦力时，物体匀速直线运动，列出等式qvb=mg
，从而求出了速度v=mg/(qb)，再有冲量的定义I0=m*mg/(qb)
(2)I＞I0
,洛伦兹力qvB大于重力mg，受到摩擦力时，物体减速运动，且减速减到第一问的大小是，物体又不受摩擦力了，所以最后物体又做匀速直线运动，并保持一直不变
所以由动能定理，在整个过程中只有摩擦力做功，故有摩擦力做功W=E最终-E开始
根据动能与动量的关系
E=1/2mV^2=1/2(i^2)/m
所以W=E最终-E开始=1/2(i0^2)/m-1/2(i^2)/m=0.5/m(I0^2-I^2)
(负功)