题目内容

【题目】光滑水平桌面上建有坐标系xOy,质量为m、带电量为q的带正电小球静止在坐标原点,现沿x轴正向施加一匀强电场E1,经t0后,将匀强电场方向变为沿y轴正方向而大小保持不变,再经t0后撤去电场E1,同时施加一个与xOy平面平行的匀强电场E2,电场强度E2和电场强度E1的大小关系为E2=E1,使得小球沿直线运动并能再次通过y轴。求:

(1)撤去电场E1时小球的位置坐标值x,y;

(2)匀强电场E2的方向与x轴正方向的夹角θ;

(3)小球从坐标原点出发到再次经过y轴所用的时间t和电场力做的功W。

【答案】(1)x=·t02;y=·t02(2)135(3)5t0;

【解析】

分析小球的运动情况:小球先沿x轴正方向做匀加速直线运动,然后做类平抛运动,加速度沿y轴正方向,根据匀变速直线运动、平抛运动的基本功公式即可求解.

解:⑴沿x轴正向时,小球匀加速运动:

沿y轴正向时,小球做类平抛运动:

小球位置坐标:

x=·t02

y=·t02

⑵撤去时y轴方向速度:

施加电场后小球能再次经过y轴,故小球做匀减速直线运动.

的方向应与x轴正向的夹角θ,有:

θ=135

⑶施加电场后小球加速度,有:

解得:

做匀减速直线运动的初速度:

位移:

到达y轴时速度为:

得:

用时:

解得:

小球从O点出发到再次经过y轴所用的时间为:

电场力做的功:

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