题目内容

【题目】如图所示,带有等量异种电荷平行金属板M、N竖直放置,M、N两板间的距离d=0.5 m。现将一质量m=1×10-2 kg、电荷量q=4×10-5 C的带电小球从两极板上方的A点以v0=4 m/s的初速度水平抛出,A点距离两板上端的高度h=0.2 m;之后小球恰好从靠近M板上端处进入两板间,沿直线运动碰到N板上的C点,该直线与曲线的末端相切。设匀强电场只存在于M、N之间,不计空气阻力,取g=10 m/s2。求:

(1)小球到达M极板上边缘B位置时速度的大小和方向;

(2)M、N两板间的电场强度的大小和方向;

(3)小球到达C点时的动能。

【答案】(1)大小为m/s,方向为(θ为速度方向与水平方向的夹角);(2)大小为5×103 N/C;方向为水平向右;(3)0.225J。

【解析】试题解析:(1)(4分)小球平抛运动过程水平方向做匀速直线运动,vx=v0=4 m/s

竖直方向做匀加速速直线运动,,vy= gt1=2 m/s

得解:m/s

方向,(θ为速度方向与水平方向的夹角)

(2)(3分)小球进入电场后,沿直线运动到C点,所以重力与电场力的合力即沿该直线方向。

得解:N/C,方向水平向右。

(3)(3分)解法一:进入电场后,小球受到的合外力

B、C两点间的距离,

从B到C由动能定理得:解得:EkC=0.225J

解法二:进入电场后,小球在水平方向做初速度为v0的匀加速直线运动

,m/s2 得解:t2=0.1 s

小球到达C点时的水平速度v1=v0+axt2=6 m/s

竖直分速度v2=vy+gt2=3 m/s vC=

EkB===0.225 J

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