Question

如图所示，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，则有

  Eq=mg

得 E=N/C=2.0×10³N/C，方向向上．

（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

  qE₂﹣mg=ma₁

解得：a₁=10m/s²

则

解得：h=0.20m

电场力做的功为W=qE₂h

代入解得：W=8.0×10^﹣4J

（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

根据动能定理得：mgh=E_k﹣

得E_k=mgh+

解得：E_k=8.0×10^﹣4J

答：（1）求匀强电场的电场强度E₁的大小是2.0×10³N/C，方向向上．

（2）在t=0.20s时间内电场力做的功为8.0×10^﹣4J．

（3）带电微粒回到出发点时的动能是8.0×10^﹣4J．