题目内容

【题目】如图,位于竖直面的矩形区域 abcd 内存在方向水平向右的匀强电场。从同一竖直面内与 ab 等高的 A 点,将质量 m= 0. 1kg 的带正电的小球以大小一定的初速度水平向右拋出,小球在重力作用下从 e 点进入电场区域,恰好在电场中做直线运动且从 c 点离开电场。若将电场方向反向(水平向左)重复上述过程,则小球从 cd 边上的 f 点离开电场,且离开电场时速度方向竖直向下。已知 ab=0.3m, bc=0.4m,不计空气阻力,重力加速度为 g。求:

(1)ae 两点的间距离 df 两点的间距;

(2)小球从 f 点和c点离开电场时的动能之比。

【答案】10.1m21:2

【解析】1设初速度为v0到达e点时竖直方向速度为vy,

小球从ef水平方向速度减为0,速度变化量大小为 v0

小球从 e c 做匀加速直线运动,水平方向速度变化量也为 v0c 点水平速度为 2v0. 竖直方向速度为 2vy

容易知道从ae和从ec时间相等,竖直方向位移之比为1:3,解得 ae=0.1m

由平均速度求位移公式可得:

可得:dc:df=2:1

所以df=0.1m

2)由(1)得f点速度沿竖直方向vf=2vy由几何关系v0=vy,

所以e点的速度

所以动能之比为1:2

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