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精英家教网如图所示,平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上,场强方向水平向右.一个带电质点质量为m=0.10×10-3kg,电荷量为q=-2.0×10-4C,从电容器中心线上某点由静止开始自由下落,下落了h1=0.80m后进入匀强电场,又下落了h2=1.0m后到达水平绝缘地板.落地点在两板中心O点左侧s=20cm处(未碰板).求:
(1)带电质点进入电场时的初速度;
(2)电容器中匀强电场的场强E的大小(g取10m/s2).
分析:(1)根据自由落体运动,结合运动学公式,即可求解;
(2)将运动分解成水平方向与竖直方向,由运动学公式与牛顿第二定律相综合,即可求解.
解答:解:(1)根据带电质点做自由落体运动,结合运动学公式,则有:
v=
2gh1
=
2×10×0.8
m/s=4m/s
;
(2)带电质点先做自由落体,后做类平抛运动,
设自由落体的时间t1,在竖直方向:h1=
1
2
gt12;
h1+h2=
1
2
gt2;
做类平抛运动的时间为t2;
所以有:t2=t-t1=0.2s
在水平方向:s=
1
2
at22;
由牛顿第二定律,则有:qE=ma
解得:E=
m
q
2s
t
2
2
=
2×0.1×10-3×0.2
2×10-4×0.22
=5N/m;
答:(1)带电质点进入电场时的初速度4m/s;
(2)电容器中匀强电场的场强E的大小5N/m.
点评:考查自由落体运动的特点,掌握运动的合成与分解的方法,理解运动学公式与牛顿第二定律综合的应用,注意分运动与合运动的等时性.
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