题目内容

【题目】如图所示,竖直平面xOy内有三个宽度均为首尾相接的电场区域ABFEBCGFCDHG。三个区域中分别存在方向为+y、+y、+x的匀强电场,且电场区域竖直方向无限大,其场强大小比例为212。现有一带正电的物体以某一初速度从坐标为(0 )P点射入ABFE场区,初速度方向水平向右。物体恰从坐标为(2 /2)Q点射入CDHG场区,已知物体在ABFE区域所受电场力和所受重力大小相等,重力加速度为,物体可以视为质点,求:

(1)物体进入ABFE区域时的初速度大小;

(2)物体在ADHE区域运动的总时间;

(3)物体从DH边界射出位置的坐标.

【答案】1 23

【解析】设三个区域的电场强度大小依次为2EE2E,物体在三个区域运动的时间分别t1t2t3

(1)BCGF区域,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律得:mg-qE=ma2

而:2qE=mg

得:

在水平方向有:L=v0t

在竖直方向有:

解得: ,

(2)ABEF区域.对物体进行受力分析,在竖直方向有:2qE=mg

物体做匀速直线运动,有:

BCGF区域,物体做类平抛运动,有: ,

Q点竖直方向速度为:

Q点速度为: ,与水平方向夹角为45°
CDHG区域 由于2qE=mg

对物体进行受力分析,mg,与水平方向夹角为45°,与速度方向相同,物体做匀加速直线运动.

运动到x轴过程,根据运动学公式,有:

解得:

所以有:

(3)物体在ABFE区域做匀速直线运动,在BCGF区域物体做类平抛运动,偏移量为

CDHG区域,沿与水平方向夹角为45°,物体做匀加速直线运动,竖直方向位移为L,则物体从DH边界射出位置的坐标为

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