题目内容
【题目】如图,x<0区域存在沿x轴正方向、场强大小为E的匀强电场;x≥0区域存在沿x轴负方向、场强大小为2E的匀强电场。一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电粒子在电场中P(-L,2L)点沿y轴负方向以某一初速度v0射出,粒子恰好从坐标原点O进入x>0区域。粒子重力不计。求:
(1)粒子的初速度大小v0;
(2)粒子第二次通过y轴的位置坐标。
【答案】(1);(2)(0,-2L)
【解析】
(1)粒子在x<0区域做类平抛运动,轨迹如图
设粒子的运动时间为t1,从P到O,由运动学规律有
2L=v0t1,
由牛顿第二定律有
qE=ma1
由运动学规律有
得
(2)在x>0区域,粒子做加速度恒定的匀变速曲线运动,第二次通过y轴的位置为N,从O到N运动的时间为t2。运动轨迹如图所示
由牛顿第二定律有
从O到N,由运动学规律有
,
联立求解得ON=2L
所以粒子第二次通过y轴的位置坐标为N(0,-2L)
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