题目内容

9.在地面附近,存在着两个有理想边界的电场,边界A、B将该空间分成上下两个区域Ⅰ、Ⅱ,区域Ⅰ中有竖直向上的匀强电场,区域Ⅱ中有竖直向下的匀强电场.两区域电场强度大小相等,在区域Ⅰ中的P点由静止释放一质量为m,电荷量为q的带电小球,小球穿过AB边界时速度为v0,进入区域Ⅱ到达M点速度刚好减为零,如图所示,已知此过程中小球在区域Ⅱ中运动时间是区域Ⅰ中运动施加的2倍,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则以下说法正确的是(  )
A.小球带正电
B.电场强度大小是$\frac{mg}{q}$
C.P点距边界的距离为$\frac{{v}_{0}}{8g}$
D.若边界AB处电势为零,则M点电势为-$\frac{3m{{v}^{2}}_{0}}{4q}$

分析 根据题意,小球先做匀加速运动,后做匀减速运动,可知电场力大于重力;结合牛顿运动定律求电场强度,P点距边界的距离;通过动能定理求出M的电势.

解答 解:A、根据题意,小球先做匀加速运动,后做匀减速运动,可知电场力大于重力,且区域Ⅱ的场强方向向下,故电荷带负电,故A错误
B、在上方电场,根据牛顿第二定律得:a1=$\frac{mg+qE}{m}$,
在下方电场中,根据牛顿第二定律得,加速度大小为:a2=$\frac{qE-mg}{m}$,
因为a1t1=a2t2,2t1=t2    解得E=$\frac{3mg}{q}$,故B错误
C、设P点距边界的距离为h,则h=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{1}}$=$\frac{{v}_{0}^{2}}{8g}$,故C错误
D、对边界到M的过程运用动能定理得:
qU+mgh′=0-$\frac{1}{2}$mv${\;}_{0}^{2}$,
h′=$\frac{{v}_{0}^{2}}{2{a}_{2}}$
解得:U=-$\frac{3m{{v}^{2}}_{0}}{4q}$,故D正确.
故选:D

点评 本题考查了动能定理和牛顿第二定律的综合运用,抓住小球在上方电场和下方电场中运动的对称性入手分析求解

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网