题目内容
(15分)如图所示,两带有等量异种电荷的平行金属板M、N竖直放置,两板间的距离d=0.4m,现将一质量m=1.0×10-2kg、电荷量q=+4×10-5C的带电小球从两极板上方A点,以v0=2m/s的初速度水平抛出,A点距离两板上端的高度h=0.2m,之后小球恰从M板顶端位置无碰擦地进入板间,做直线运动,直至打在N板上的B点,设空气阻力不计,g=10m/s2,匀强电场只存在于M、N之间,求:
⑴小球进入电场时的速度大小和方向;
⑵两极板间的电势差U;
⑶小球到达B点时的动能。
⑴小球进入电场时的速度大小和方向;
⑵两极板间的电势差U;
⑶小球到达B点时的动能。
⑴v=m/s,方向与水平方向成45°角斜向下;⑵U=1000V;⑶EkB=0.12J
试题分析:⑴小球开始时做平抛运动,设小球进入电场时的速度大小为v,方向与水平方向间的夹角为θ,根据动能定理有:mgh=-
解得:v==m/s=m/s
根据几何关系有:cosθ==,即θ=45°
⑵由于小球进入电场后做直线运动,因此所受合力方向与速度方向共线,即所受电场力方向只能水平指向N板,所以有:=mgtanθ
解得两极板间的电势差为:U==1000V
⑶对全程,根据动能定理有:mg(h+dtanθ)+qU=EkB-
解得:EkB=mg(h+dtanθ)+qU+=0.12J
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