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如图所示,在竖直平面内建立xoy直角坐标系,oy表示竖直向上的方向,已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2.5×10-4C的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4k
题目详情
如图所示,在竖直平面内建立xoy直角坐标系,oy表示竖直向上的方向,已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场,现有一个带电量为2.5×10-4C的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4kg•m/s的初动量竖直向上抛出,它到达的最高点位置为图中的Q点,不计空气阻力,g=10m/s2
(1)指出小球带何种电荷;
(2)求匀强电场的电场强度的大小;
(3)求小球从O点抛出到落回x轴的过程中,电势能的改变量.
(1)指出小球带何种电荷;
(2)求匀强电场的电场强度的大小;
(3)求小球从O点抛出到落回x轴的过程中,电势能的改变量.
▼优质解答
答案和解析
(1)根据小球的轨迹可知,小球所受的电场力沿x轴正方向,而电场方向沿x轴负方向,故小球带负电.
(2)小球在y方向上做竖直上抛运动,在x方向做初速度为零的匀加速运动,
最高点Q的坐标为(1.6m,3.2m)
由
=2gy ①
代入数据得 v0=8m/s
由初动量p=mv0 ②
解得 m=0.05kg
又x=
at2=
③
y=
gt2 ④
由③④代入数据得E=1×103N/C
(3)由④式可解得上升段时间为t=0.8s
所以全过程时间为t′=2t=1.6s
代入③式可解得x方向发生的位移为x=6.4m
由于电场力做正功,所以电势能减少,设减少量为△E,代入数据得△E=qEx=1.6J.
答:
(1)小球带负电;
(2)匀强电场的电场强度大小为1×103N/C;
(3)小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能减少了1.6J.
(2)小球在y方向上做竖直上抛运动,在x方向做初速度为零的匀加速运动,
最高点Q的坐标为(1.6m,3.2m)
由
v | 2 0 |
代入数据得 v0=8m/s
由初动量p=mv0 ②
解得 m=0.05kg
又x=
1 |
2 |
qEt2 |
2m |
y=
1 |
2 |
由③④代入数据得E=1×103N/C
(3)由④式可解得上升段时间为t=0.8s
所以全过程时间为t′=2t=1.6s
代入③式可解得x方向发生的位移为x=6.4m
由于电场力做正功,所以电势能减少,设减少量为△E,代入数据得△E=qEx=1.6J.
答:
(1)小球带负电;
(2)匀强电场的电场强度大小为1×103N/C;
(3)小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能减少了1.6J.
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