题目内容
(9分)如图所示,在竖直平面内建立xOy直角坐标系,Oy表示竖直向上的方向。已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2.5×10-4C的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4kg.m/s的初动量竖直向上抛出,它到达的最高点位置为图中的Q点,不计空气阻力,g取10m/s2。
(1)指出小球带何种电荷;
(2)求匀强电场的电场强度大小;
(3)求小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能的改变量。
解析:
(1)小球带负电 (1分)
(2)小球在y方向上做竖直上抛运动,在x方向做初速度为零的匀加速运动,最高点Q的坐标为(1.6m, 3.2m) 由 得,t=0.8s(1分)
由 代入数据得 (1分)
由初动量p=mv0 解得 m=0.05kg (1分)
又 (1分)
代入数据得E=1×103N/C (1分)
(3) 所以全过程时间为 (1分)
可解得x方向发生的位移为 (1分)
由于电场力做正功,所以电势能减少
得 (1分)
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