题目内容

一个带正电的微粒,从A点射入水平方向的匀强电场中,微粒沿直线AB运动,如图,AB与电场线夹角θ=30°,已知带电微粒的质量m=1×10-7kg,电量q=1×10-10C,A、B相距L=20cm.g取10m/s2,求:
(1)说明微粒在电场中运动的性质,要求说明理由.
(2)电场强度的大小和方向;
(3)要使微粒从A点运动到B点,微粒射入电场时的最小速度.
分析:(1)带电微粒做直线运动,可判断出电场力的方向,根据合力情况确定出微粒在电场中运动的性质.
(2)微粒做直线运动时,合力与速度在同一直线上,由力的合成,求出电场强度的大小和方向;
(3)微粒从A点运动到B点,做匀减速运动,刚好到B点速度为零,由运动学公式求解微粒射入电场时的最小速度.
解答:解:(1)带电微粒在电场中受到电场力qE和重力mg,电场力水平向右或方向向左,由于带电微粒沿直线AB运动,可判断出电场力的方向水平向左,则电场力、重力的合力与速度相反,微粒做匀减速直线运动.加速度大小为a=
F
m
=
mg
sin30°
m
=20m/s2.故微粒做加速度大小为20m/s2的匀减速直线运动
(2)由qE=mgcot30°得:E=1.7×104N/C,方向向左
(3)微粒从A点运动到B点,做匀减速运动,刚好到B点速度为零,由0-
v
2
0
=-2aL
得,
    v0=
2aL

代入解得,v0=2.8m/s
答:(1)微粒在电场中运动的性质是:微粒做加速度大小为20m/s2的匀减速直线运动
(2)电场强度的大小为1.7×104N/C,方向向左
(3)要使微粒从A点运动到B点,微粒射入电场时的最小速度是2.8m/s.
点评:本题要掌握质点做直线运动的条件:合力与速度共线,由牛顿第二定律和运动学公式结合进行研究.
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