题目内容
质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的匀强电场中,电场强度大小为E1.在t=0时刻,电场强度突然增加到E2=4.0×103N/C,场强方向保持不变.到t=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右,场强大小保持不变.取g=10m/s2.求:
(1)原来电场强度E1的大小?
(2)t=0.20s时刻带电微粒的速度大小?
(3)带电微粒运动速度水平向右时刻的动能?
(1);(2)v=2m/s;(3)Ek==1.6×10-3J
解析:
(1)当场强为E1的时候,带正电微粒静止,所以mg=E1q…………………(2分)
所以 …………………………………………………………(1分)
(2)当场强为E2的时候,带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动,设0.20s后的速度为v,由动量定理有 (E2q-mg)t = mv , 解得:v=2m/s…… …………………(3分)
(3)把电场E2改为水平向右后,带电微粒在竖直方向做匀减速运动,设带电微粒速度达到水平向右所用时间为t1,则 0-v1=-gt1, 解得:t1=0.20s …………………… (1分)
设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2,
根据牛顿第二定律 q E2=ma2 , 解得:a2=20m/s2 ………………………………(1分)
设此时带电微粒的水平速度为v2, v2=a2t1,解得:v2=4.0m/s …………………(1分)
设带电微粒的动能为Ek, Ek==1.6×10-3J…………………………………(1分)
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