Question

如图11所示，质量m=2.0×10^-4kg、电荷量q=1.0×10^-6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E₁的匀强电场中。取g=10m/s²。

（1）求匀强电场的电场强度E₁的大小和方向；

（2）在t=0时刻，匀强电场强度大小突然变为E₂=4.0×10³N/C，且方向不变。求在t=0.20s时间内电场力做的功；

（3）在t=0.20s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能。

Answer 1

（1）设电场强度为E，则

     Eq=mg……………………………………2分

     E=N/C=2.0×10³N/C，方向向上………………2分

（2）在t=0时刻，电场强度突然变化为E₂=4.0×10³N/C，设微粒的加速度为a，在t=0.20s时间内上升高度为h，电场力做功为W，则

q E₂-mg=ma₁ ……………………2分

     解得：a₁=10m/s² 

……………………2分

      解得：h=0.20m

      W=qE₂h……………………2分

     解得：W=8.0×10^-4J……………………1分

（3）设在t=0.20s时刻突然撤掉电场时粒子的速度大小为v，回到出发点时的动能为E_k，则

    v=at……………………2分

E_k=mgh+……………………2分

    解得：E_k=8.0×10^-4J……………………1分