题目内容
【题目】真空中存在着空间范围足够大的、水平向右的匀强电场。在电场中,若将一个质量为m,带正电的小球由静止释放,运动中小球速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6,cos37°=0.8).现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出。求运动过程中
(1)小球受到的电场力的大小及方向;
(2)小球从抛出点至最高点的过程中电场力做的功。
【答案】(1)电场力大小 电场力的方向水平向右 (2)电场力做功
【解析】
(1)小球静止释放时,由于所受电场力与重力均为恒力,故其运动方向和合外力方向一致,根据这点可以求出电场力大小和方向;
(2)小球抛出后,水平方向做匀加速直线运动,竖直方向上做竖直上抛运动,根据运动的等时性,可求出水平方向的位移,利用电场力做功即可求出电势能的变化量,或者求出高点时小球水平方向速速,然后利用动能定理求解;
(1)根据题设条件可知,合外力和竖直方向夹角为37°,所以电场力大小为:Fe=mgtan37°=0.75mg,电场力的方向水平向右。故电场力为0.75mg,方向水平向右。
(2)小球沿竖直方向做匀减速运动,有:vy=v0-gt
沿水平方向做初速度为0的匀加速运动,加速度为a:
小球上升到最高点的时间t=,
此过程小球沿电场方向位移:
电场力做功W=Fxsx=mv02
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