题目内容

【题目】平行板电容器竖直安放如图所示,两板间距d=0.1m,电势差U=1000V,现从平行板上A处以v0=3m/s初速度水平射入一带正电小球(已知小球带电荷量q=10﹣4C,质量m=0.02kg),经一段时间后发现小球打在A点正下方的B点,求:

(1)AB间的距离;
(2)若小球打在与B同一水平线上的+极板上,小球的初速度应是多大?

【答案】
(1)解:小球m在A处以vA以水平射入匀强电场后,运动轨迹如图所示.

考察竖直方向情况:小球无初速,只受重力mg,可看作是自由落体运动;

考察水平方向情况,有初速vA,受恒定的电场力qE作用,作匀速直线运动,小球的曲线运动由上述两个正交的直线运动叠加而成.

由题可知:E= =103V/m

设球飞行时间为t,在竖直方向上有:SAB=

水平方向上有:t= =

代入数据解得:SAB=7.2×10﹣2m

答: AB间的距离为7.2×10﹣2m


(2)解:在水平方向上有:x=

x=d

联立解得:v0=3.8m/s

答:若小球打在与B同一水平线上的+极板上,小球的初速度应是3.8m/s


【解析】(1)高中物理对于未知的运动都是采取正交分解的方法化曲为直,将小球的未知运动转化为已知的运动。
(2)根据水平方向上物体做匀变速直线运动求解。
【考点精析】根据题目的已知条件,利用匀变速直线运动的速度、位移、时间的关系和带电微粒(计重力)在电场中的运动的相关知识可以得到问题的答案,需要掌握速度公式:V=V0+at;位移公式:s=v0t+1/2at2;速度位移公式:vt2-v02=2as;以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值;带电颗粒:如液滴、油滴、尘埃、小球等,除有说明或明确的暗示以外,一般都不能忽略重力;由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力,因此可以用两种方法处理:①正交分解法;②等效“重力”法.

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