题目内容
质量为m、带+q电量的小球以水平初速度v进入竖直向上的匀强电场中,如图甲所示.今测得小球进入电场后在竖直方向上上升的高度y与水平方向的位移x之间的关系如图乙所示.根据图乙给出的信息,求:(1)匀强电场的场强大小;
(2)小球从进入匀强电场到上升到h高度的过程中,电场力所做的功;
(3)小球在h高度处的动能.
【答案】分析:(1)小球受重力和电场力,在磁场中做类平抛运动,在垂直于磁场方向上做匀速直线运动,在沿电场方向上做匀加速直线运动,根据水平位移求出运动的时间,根据竖直位移求出加速度,再根据牛顿第二定律求出匀强电场的电场强度.
(2)电场力是恒力,根据W=Fscosθ求出恒力的功.
(3)根据动能定理求出小球在h高度处的动能.
解答:解:(1)竖直方向:qE-mg=ma
水平方向:l=vt
解得:
故匀强电场的场强大小
.
(2)W=qEh,代入E得:W=
故电场力所做的功为
.
(3)由动能定理得:qEh-mgh=Ek-
解得:Ek=
+
故小球在h高度处的动能为
+
.
点评:解决本题的关键掌握处理类平抛运动的方法,在垂直于磁场方向上做匀速直线运动,在沿电场方向上做匀加速直线运动,且分运动与合运动具有等时性.
(2)电场力是恒力,根据W=Fscosθ求出恒力的功.
(3)根据动能定理求出小球在h高度处的动能.
解答:解:(1)竖直方向:qE-mg=ma
水平方向:l=vt
解得:
故匀强电场的场强大小
(2)W=qEh,代入E得:W=
故电场力所做的功为
(3)由动能定理得:qEh-mgh=Ek-
故小球在h高度处的动能为
点评:解决本题的关键掌握处理类平抛运动的方法,在垂直于磁场方向上做匀速直线运动,在沿电场方向上做匀加速直线运动,且分运动与合运动具有等时性.
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