题目内容
【题目】小球的质量为m,电量为q,以速度v与水平成角斜向上抛出,沿地面方向飞行距离为L,进入一个空间区域,该区域除了重力场以外,还有水平的匀强电场,该区域界面是竖直的.经过一段时间后,球又回到抛出点.求电场强度E.自由落体加速度为g,空气阻力不计.
【答案】
【解析】
首先明确物理过程,建立物理情景模型.小球进入存在重力场和电场的空间区,竖直方向运动规律不变,水平方向由于受到电场力作用而做匀减速运动.只有当小球运动到轨道最高D点,此后才会返回到抛出点.
如图所示,在D点小球竖直分速度为零.从抛出点A到最高点D,做竖直上抛运动,飞行的时间为.从A点到B点水平方向做匀速运动,运动时间为.
由此可知,从C点运动到D点水平方向做匀减速运动,运动时间为.于是
将表示t和的式子代入上式,得
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