题目内容

在竖直向上的匀强电场中,一质量为m、电荷量为q(q>0)的带电小球静止于某点,如图所示.如电场方向变为水平向右,经t时间后,小球运动到电场中的另一点,则该两点之间的电势差为(  )
分析:小球原来处于静止状态,电场力与重力平衡,即可由平衡条件求得场强E的大小.如电场方向变为水平向右,小球将沿电场力与重力的合力方向做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律和运动学公式结合求出小球沿电场线方向移动的距离d,即可由 U=Ed求解电势差.
解答:解:小球原来处于静止状态,则有 mg=qE,得 E=
mg
q
,电场力方向竖直向上.
如电场方向变为水平向右,小球所受的电场力方向水平向右.小球将沿电场力与重力的合力方向做匀加速直线运动,水平方向的分运动是匀加速直线运动,设水平方向的分加速度为a.
根据牛顿第二定律得  a=
qE
m
=g
小球t时间内沿电场线方向移动的距离 d=
1
2
at2
=
1
2
gt2

故该两点之间的电势差为:U=Ed=
mg
q
?
1
2
gt2
=
mg2t2
2q

故选:B
点评:本题中,电场力水平向右后,分析小球的运动情况,运用运动的分解法求小球沿电场线的分位移是关键.小球在水平和竖直两个方向受到的都是恒力,运用运动的合成与分解法研究是常用的思路.
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