题目内容

【题目】将质量为m的小球从地面以速度v0斜向上抛出,小球到达最高点时,动能与势能之比为1:3。现在空间加一个平行于小球运动平面的水平方向的匀强电场,令小球带上正电荷q,仍以相同的速度斜向上抛出,小球到达最高点时,动能与抛出时的动能相同。已知重力加速度大小为g,不计空气阻力,以地面为参考平面,求:

(1)小球上升到最高点的时间;

(2)外加电场强度E的大小以及加电场后最高点到抛出点的水平距离x

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)小球抛出时,设水平速度为,竖直速度为,有

小球在竖直方向上做竖直上抛运动,有

无电场时,在最高点小球的动能和势能之比是1∶3,即

由竖直上抛运动规律有

联立解得

(2)由题意,小球到达最高点时的速度为,由可得

(ⅰ)的方向与小球初速度的水平分量方向相同,由动量定理有

解得

由运动学公式有

解得

(ⅱ)的方向与小球初速度的水平分量方向相反,由动量定理有

解得

由运动学公式有

解得

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