题目内容

【题目】(题文)在足够大的真空空间中,存在水平向右的匀强电场,若用绝缘细线将质量为m的带正电小球悬挂在电场中,静止时细线与竖直方向夹角θ=37.撤去细线,现将该小球从电场中的A点竖直向上抛出,抛出的初速度大小为v0,如图所示,求:

(1)小球在电场内运动过程中的最小速率.

(2)小球从抛出至达到最小速率的过程中,电场力对小球做的功. (sin37=0.6,cos37 =0.8)

【答案】,

【解析】

(1)小球静止在电场中时,根据力的平衡条件

qE=mgtan37°=

小球被抛出以后,受到重力和电场力的共同作用,沿重力方向的分运动是匀减速直线运动,加速度为g.设t时刻的速度为v1;沿电场方向的分运动是初速度为零的匀加速直线运动,设加速度为a,t时刻的速度为v2,则有:

v1=v0-gt

v2=at

小球t时刻的速度大小为

由以上各式得出:

解得v的最小值为:

(2)小球沿电场方向的位移为s

而小球在达到最小速度时,沿电场方向的速度为

得小球沿电场方向的位移为

电场力做功为

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