题目内容
【题目】在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示。由此可见( )
A. 小球带负电 B. 电场力为2mg
C. 电场力为3mg D. 小球从A到B与从B到C的速度变化量相等
【答案】AC
【解析】带电小球从A到C,设在进入电场前后两个运动过程水平分位移分别为x1和x2,竖直分位移分别为y1和y2,经历的时间为分别为t1和t2。在电场中的加速度为a,则:从A到B过程小球做平抛运动,在水平方向:;从B到C过程水平方向:;由题意可知:,解得:;所以小球从A到B是从B到C运动时间的2倍。小球从A到B在竖直方向:,B到C过程将小球在电场中的运动看成沿相反方向的类平抛运动,则有:,根据几何知识有:,联立解得:a=2g;根据牛顿第二定律得:,可解得:F=3Mg,由于轨迹向上弯曲,加速度方向必定向上,合力向上,说明电场力方向向上,所以小球带负电,故AC正确, B错误;根据速度变化量△v=at,可得AB过程速度变化量大小为;BC过程速度变化量大小为;所以小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等,方向不同,故D错误。所以AC正确,BD错误。
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