题目内容

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、区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2.5×10-4 C小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4 kg·m/s的初动量竖直向上抛出,它到达的最高位置为图中的Q点,不计空气阻力,g取10 m/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:(1)小球带负电 

(2)小球在y方向做竖直上抛运动.在x方向做初速为零的匀加速运动,最高点Q的坐标为(1.6 m3.2 m),由=2gy  ①

代入数据得V0=8 m/s 

由初动量p=mV0  ②

解得m=0.05 kg 

又x=at2=  ③ 

y=gt2  ④ 

由③④代入数据得E=1×103 N/C 

(3)由④式可得上升段时间为t=0.8 s 

所以全过程时间为t′=2t=1.6 s 

代入③式可得x方向发生的位移为x=6.4 m 

由于电场力做正功,所以电势能减少,设减少量为ΔE=qEx=1.6 J 

 


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