题目内容

质量m=2.0×10-4 kg、电荷量q=1.0×10-6 C的带正电微粒悬停在空间范围足够大的匀强电场中,电场强度大小为E1.在t=0时刻,电场强度突然增加到E2=4.0×103 N/C,场强方向保持不变.到t=0.20 s时刻再把电场方向改为水平向右,场强大小保持不变.取g=10 m/s2.求:

(1)原来电场强度E1的大小?

(2)t=0.20 s时刻带电微粒的速度大小?

(3)带电微粒运动速度水平向右时刻的动能?

答案:
解析:

  解:(1)当场强为E1的时候,带正电微粒静止,所以mg=E1q(2分)

  所以(1分)

  (2)当场强为E2的时候,带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动,设0.20 s后的速度为v,由牛顿第二定律:E2q-mg=ma(2分)由运动学公式v=at=2 m/s(1分)

  (3)把电场E2改为水平向右后,带电微粒在竖直方向做匀减速运动,设带电微粒速度达到水平向右所用时间为t1,则0-v1=-gt1解得:t1=0.20 s(2分)

  设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2

  根据牛顿第二定律qE2=ma2,解得:a2=20 m/s2(2分)

  设此时带电微粒的水平速度为v2v2a2t1,解得:v2=4.0 m/s

  设带电微粒的动能为EkEk=1.6×10-3 J(2分)


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