Question

如圖所示，質(zhì)量m=2.0×10^﹣4kg、電荷量q=1.0×10^﹣6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度為E₁的勻強(qiáng)電場(chǎng)中．取g=10m/s²．                                                                                         

（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E₁的大小和方向；                                                    

（2）在t=0時(shí)刻，勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度大小突然變?yōu)镋₂=4.0×10³N/C，且方向不變．求在t=0.20s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功；                                                                                                               

（3）在t=0.20s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)，求帶電微�；氐匠霭l(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能．                                      

                                                                                          

                                                                                                          

Answer 1

（1）設(shè)電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則有

  Eq=mg

得 E=N/C=2.0×10³N/C，方向向上．

（2）在t=0時(shí)刻，電場(chǎng)強(qiáng)度突然變化為E₂=4.0×10³N/C，設(shè)微粒的加速度為a，在t=0.20s時(shí)間內(nèi)上升高度為h，電場(chǎng)力做功為W，則

  qE₂﹣mg=ma₁

解得：a₁=10m/s²

則

解得：h=0.20m

電場(chǎng)力做的功為W=qE₂h

代入解得：W=8.0×10^﹣4J

（3）設(shè)在t=0.20s時(shí)刻突然撤掉電場(chǎng)時(shí)粒子的速度大小為v，回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為E_k，則

  v=at

根據(jù)動(dòng)能定理得：mgh=E_k﹣

得E_k=mgh+

解得：E_k=8.0×10^﹣4J

答：（1）求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度E₁的大小是2.0×10³N/C，方向向上．

（2）在t=0.20s時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)力做的功為8.0×10^﹣4J．

（3）帶電微粒回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能是8.0×10^﹣4J．