题目内容

一匀强电场,场强方向是水平的(如图),一个质量为m的带正电的小球,从O点出发、初速度的大小为v0,在电场力与重力的作用下,恰能沿与电场线成θ角的直线运动.求小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差.
mvcos2θ
设电场强度为E,小球带电荷量为q,因为小球做直线运动,它所受的电场力qE和重力mg的合力必沿此直线,如图所示,所以mg=qEtanθ.

由此可知,小球做匀减速运动的加速度大小为a=.
设从O点到最高点的位移为L,根据运动学公式有
v=2aL
运动的水平位移为x=Lcosθ.
从O点到最高点的过程中,电场力做负功,电势能增加,小球在最高点与O点的电势能之差为ΔEp=qEx.
联立以上五式,解得ΔEp=mvcos2θ.
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