Question

【题目】如图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场)，现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20cm的地方以初速度v0=4m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，g取10m/s2，求：

（1）金属板的长度L；

（2）小球飞出电场时的动能Ek。

Answer 1

【答案】（1）0.15 m （2）0.175 J

【解析】

（1）小球到达左板上边缘时的竖直分速度：

vy＝＝2m/s

设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ，则

tanθ＝＝2，

小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，则：

tanθ＝＝，L＝，

解得金属板的长度

L＝＝0.15m

（2）进入电场前，根据机械能守恒有

mgh＝mv12－mv02

电场中运动过程，根据动能定理

qU＋mgL＝Ek－mv12

解得小球飞出电场时的动能

Ek＝0.175J

即金属板的长度L=0.15m，小球飞出电场时的动能Ek=0.175J。