题目内容

如图所示,两平行金属板带等量异号电荷,两板间距离为d,与水平方向成α角放置,一电量为+q、质量为m的带电小球恰沿水平直线从一板的端点向左运动到另一板的端点,求:
(1)该电场的场强大小及小球运动的加速度大小
(2)小球静止起从一板到达另一板所需时间.
分析:带电粒子做的是直线运动,说明合力与速度在同一直线上,分析受力可知粒子受电场力的方向及其大小,由牛顿第二定律可得求出加速度的大小;由几何知识求解水平运动距离,然后结合运动学公式s=
1
2
at2可以求解运动时间.
解答:解:(1)带电小球恰沿水平直线运动,故电场力和重力的合力在水平方向,由平行四边形定制可知F=mgtanα;故小球运动的加速度大小a=
F
m
=gtanα;
在竖直方向上合外力为零,故qE=
mg
cosα
,故电场的场强大小E=
mg
qcosα

(2)小球从一板到达另一板运动的距离s=
d
sinα
①;
小球由静止开始匀加速直线运动,即s=
1
2
at2②;
由①②可得:t=
2d
gsina.tana

答:(1)该电场的场强大小为
mg
qcosα
;小球运动的加速度大小为gtanα;
(2)小球静止起从一板到达另一板所需时间t=
2d
gsina.tana
点评:本题的突破点在于粒子做直线运动,故应根据力与运动的关系确定出粒子的受力情况.
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