题目内容
【题目】在如图甲所示的平面直角坐标系内,有三个不同的静电场;第一象限内有由位于原点O的电荷量为Q的点电荷产生的电场E1(仅分布在第一象限内),第二象限内有沿x轴正方向的匀强电场E2,第四象限内有电场强度大小按图乙所示规律变化、方向平行x轴的电场E3,电场E3以沿x轴正方向为正,变化周期
.一质量为m、电荷量为q的正离子(重力不计)从(
)点由静止释放,进入第一象限后恰能绕O点做圆周运动.以离子经过x轴时为计时起点,已知静电力常量为k,求:
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(1)离子刚进入第四象限时的速度大小;
(2)E2的大小;
(3)当
时,离子的速度大小;
(4)当
时,离子的坐标。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)![]()
【解析】(1)设离子刚进入第四象限的速度为
,在第一象限内离子做匀速圆周运动,有
,解得
;
(2)在第二象限内,由动能定理可得
,解得
;
(3)离子进入第四象限后做类平抛运动,在
时,沿x轴方向上有
;
此时离子的速度为
;
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(4)离子在第四象限中运动时,沿 y轴负方向做匀速直线运动,沿x轴正方向离子的前半个周期做匀加速运动,后半个周期做匀减速运动,直到速度减为零,轨迹如图所示每半个周期离子沿x轴正方向前进的距离![]()
时,离子到y轴的距离![]()
故当
时,离子的坐标为![]()
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