题目内容
【题目】真空中存在电场强度E1的匀强电场(未知),一带电油滴,质量为,电量- ,在该电场中竖直向上做匀速直线运动,速度大小为v0,在油滴处于位置A时,将电场强度的大小突然增大到某值,但保持其方向不变。持续一段时间t1后,又突然将电场反向,但保持其大小不变;再持续同样一段时间后,油滴运动到B点。重力加速度大小为g。求:
(1)电场强度E1的大小和方向;
(2)油滴运动到B点时的速度大小。
【答案】(1);方向竖直向下(2)
【解析】试题分析:先进行向上的匀速直线运动,到达A处后因电场强度突然增大而开始做向上的匀加速直线运动,经过后电场突然反向,油滴开始做匀减速直线运动,并可能在速度减为零后做反向的匀加速直线运动.对电场增大后的两个过程分别列出牛顿第二定律方程,即可求得两个过程中的加速度,而又是一个已知量,那么直接使用运动学公式即可求出的速度大小;
(1)因为油滴在中做匀速直线运动,所以①,解得,重力方向竖直向下,所以电场力方向竖直向上,而油滴带负电,所以电场方向竖直向下;
(2)对于场强突然增大后的第一段时间,由牛顿第二定律得: ②
对于场强第二段时间,由牛顿第二定律得: ③
由运动学公式,可得油滴在电场反向时的速度为: ④
油滴在B的速度为: ⑤
联立可得;方向向上;
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