题目内容

如图所示,空间坐标系0-xyz的z轴方向竖直向上,所在空间存在沿x轴负方向的匀强电场,电场场强.一质量为m、带电荷量为q的负电小球从z轴上的A 点以速度沿y轴正方向抛出,A 点坐标为(0,0,L),重力加速度为g,下列说法正确的是( )

A.小球运动中机械能增大
B.小球运动轨迹所在的平面与xoy平面的夹角为45°
C.小球的轨迹与xoy平面交点的坐标(L,2L,0)
D.小球到达xoy平面时的速度大小为
【答案】分析:根据小球受力情况可知小球所受合力不变,故小球做匀变速运动;由于初速度与加速度相互垂直,故小球在加速度与初速度构成的平面内做类平抛运动,其运动平面沿合外力方向;根据其轨迹所在的平面可知道轨迹与xoy平面的交点的y及z坐标,再根据沿z轴方向的运动规律求出小球运动的时间,从而求出小球沿x轴方向的位移即x轴坐标;根据运动时间及运动的加速度可求出小球到达xoy平面时沿合外力方向的速度最后根据速度的合成求出物体的合速度.
解答:解:A、运动过程中,电场力做功,电势能转化为机械能,故机械能增大,故A正确
B、由于小球的初速度v与加速度a所在的平面与xoy平面的夹角为45°,故小球运动的轨迹所在的平面与xOy平面的夹角为45°,故B正确
C、小球在Z轴方向做自由落体运动,只受重力,且初速度为零,所以经过时间t=,则小球在X轴方向做匀速直线运动,则发生的位移x=vt=L,而在Y轴方向小球只受电场力,初速度为零,因此发生的位移y=t2=2L,小球的轨迹与xoy平面交点的坐标(L,2L,0),故C正确
D、小球在重力与电场力共同作用产生的加速度为,所以经过时间t=速度的增量为,故末速度为,故D错误
故选ABC.
点评:类平抛运动和平抛运动遵循的规律类似,只是加速度不同,故要根据受力情况求出物体所受合外力,进而求出物体的加速度,再利用沿初速度方向做匀速直线运动,沿合外力方向做初速度为0的匀加速直线运动的规律来求解.
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