Question

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=4.0×10³N/C，取g=10m/s²．求：
（1）t=0.20s时间内带电微粒上升的高度；
（2）t=0.20s时间内带电微粒增加的电势能．

Answer 1

【答案】分析：（1）带正电微粒静止时，重力与电场力平衡；电场强度增加，电场力增加，带电微粒将向上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，由位移公式求解t=0.20s时间内上升的高度．
（2）在t=0.20s时间内电场力对带电微粒做正功，电势能减少，由W=qU求解带电微粒增加的电势能．
解答：解：（1）设在E₂电场中，设带电微粒向上的加速度为a₁．
根据牛顿第二定律q E₂-mg=ma₁  
   代入解得：a₁=10m/s²     
设t=0.20s时间内带电微粒上升的高度为h，则：
   代入解得：h=0.20m                                     
（2）在t=0.20s时间内电场力对带电微粒做正功，电势能减少，△E_P=-qE₂h
   代入解得：△E=-8.0×10^-2J     
答：（1）t=0.20s时间内带电微粒上升的高度为0.20m；
    （2）t=0.20s时间内带电微粒增加的电势能为-8.0×10^-2J．
点评：本题是简单的牛顿第二定律与电场知识的综合应用，基础是分析带电微粒的受力情况和运动情况．