题目内容

(18分)如图所示,竖直平行直线为匀强电场的电场线,电场方向未知,A,B是电场中的两点,AB两点的连线长为L且与电场线所夹的锐角为θ.一个质量为m,电荷量为-q的带电粒子以初速度v0。从A点垂直进入电场,该带电粒子恰好能经过B点.不考虑带电粒子的重力大小.

       (1)根据你学过的物理学规律和题中所给的信息,对反映电场本身性质的物理量(例如电场方向),你能作出哪些定性判断或求得哪些定量结果?

       (2)若仅知道带电小球的电荷量-q、初动能Ek0以及AB两点的连线与电场线所夹的锐角θ三个量,对反映电场本身性质的物理量,你能求得哪些定量结果?

解析:(1)因粒子带负电且向下偏转,故电场力方向向下,所以电场方向竖直向上。

       水平方向匀速运动,有: =t     (2分)

竖直方向做初速度为零的匀加速运动,有  (2分)

解得:加速度  (2分)

由qE=,得电场强度大小E=   (2分)

电势差为:UAB=-  (2分)

       (2)设初速度大小为,小球过B点竖直分速度为,瞬时速度为,水平和竖直位移分别为,则有:,而

所以  (2分)

由动能定理得:   (2分)

所以A、B间的电势差   (2分)

B点的电势高于A点的电势,有A、B两点间的电场强度

  (2分)

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