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如圖,一質量m=1×10-6kg,帶電量q=-2×10-8C的微粒以初速度v0豎直向上從A點射入一水平向右的勻強電場,當微粒運動到比A高2cm的B點時速度大小也是v0,但方向水平,且AB兩點的連線與水平方向的夾角為45°,g取10m/s2,
求:(1)AB兩點間的電勢差UAB;
(2)勻強電場的場強E的大。
分析:(1)微粒在勻強電場中受到重力和電場力兩個力作用,根據(jù)動能定理求出AB兩點間的電勢差UAB;
(2)將微粒的運動分解為水平和豎直兩個方向:水平方向做勻加速運動,豎直方向做豎直上拋運動,兩個分運動時間相同.運用平均速度列出兩個方向的位移,求出A、B沿電場線方向的距離.再由公式U=Ed求出電場強度.
解答:解:(1)根據(jù)動能定理得
   qUAB-mgh=
1
2
m
v
2
0
-
1
2
m
v
2
0

得到UAB=
mgh
q
=
1×10-6×10×0.02
-2×10-8
V=-10V
(2)將微粒的運動分解為水平和豎直兩個方向:水平方向做勻加速運動,豎直方向做豎直上拋運動.設A、B沿電場線方向的距離為d.則有
    豎直方向:h=
v0+0
2
t

    水平方向:d=
0+v0
2
t

得到d=h=0.02m
所以勻強電場的場強E的大小E=
U
d
=
10
0.02
V/m=500V/m

答:
(1)AB兩點間的電勢差UAB=-10V.
(2)勻強電場的場強E的大小是500V/m.
點評:涉及到電勢差的問題,常常要用到動能定理.本題的難點在于運動的處理,由于微粒受到兩個恒力作用,運用運動的分解是常用的方法.
練習冊系列答案
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如圖,一質量m=1×10-6kg,帶電量q=-2×10-8C的小球以初速度v0豎直向上從A點射入一水平向右的勻強電場,當小球運動到比A高h=0.2m的B點時速度大小是2v0,但方向水平,且AB兩點的連線在水平方向的距離為d=0.1m,g取10m/s2,求:
(1)判斷小球在水平方向和豎直方向的運動情況(不必說理由)
(2)小球的初速度v0
(3)AB兩點間的電勢差UAB
(4)勻強電場的場強E的大。

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【小題1】從物塊滑上木板到兩者達到共同速度時,木板與墻碰撞的次數(shù)及所用的時間;
【小題2】達到共同速度時木板右端與墻之間的距離。

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(1)判斷小球在水平方向和豎直方向的運動情況(不必說理由)
(2)小球的初速度v0
(3)AB兩點間的電勢差UAB
(4)勻強電場的場強E的大小。

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