题目内容
【题目】如图所示,AB是一段长为s的光滑绝缘水平轨道,BC是一段竖直墙面。一带电量为q(q>0)的小球静止在A点。某时刻在整个空间加上水平向右、场强E=的匀强电场,当小球运动至B点时,电场立即反向(大小不变),经一段时间后,小球第一次运动至C点。重力加速度为g。求:
(1)小球由A运动至B的时间t;
(2)竖直墙面BC的高度h;
(3)小球从B点抛出后,经多长时间动能最小?最小动能是多少?
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
根据“小球在匀强电场中运动至B点,经一段时间后小球第一次运动至C点”可知,本题考查带电小球在匀强电场中的曲线运动问题,根据匀变速曲线运动的运动规律,运用动能定理和分运动的运动学公式列式计算.
(1)小球由A至B,由牛顿第二定律得:
位移为
联立解得运动时间:
(2)设小球运动至B时速度为vB,则
小球由B运动至C的过程中,在水平方向做加速度为-a的匀变速运动,位移为0,
则:
在竖直方向上做自由落体运动,则
联立解得:
(3)从B点抛出后经时间t,水平方向、竖直方向速度分别为
经时间t合速度v满足
代入得:
由此,当时,最小,最小值,
故小球从B点抛出后,达动能最小需经时间
动能最小值
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