Question

【題目】如圖所示，帶有等量異種電荷平行金屬板M、N豎直放置，M、N兩板間的距離d＝0．5 m。現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1×10-2 kg、電荷量q＝4×10-5 C的帶電小球從兩極板上方的A點(diǎn)以v0＝4 m/s的初速度水平拋出，A點(diǎn)距離兩板上端的高度h＝0．2 m；之后小球恰好從靠近M板上端處進(jìn)入兩板間，沿直線運(yùn)動(dòng)碰到N板上的C點(diǎn)，該直線與曲線的末端相切。設(shè)勻強(qiáng)電場只存在于M、N之間，不計(jì)空氣阻力，取g＝10 m/s2。求：

（1）小球到達(dá)M極板上邊緣B位置時(shí)速度的大小和方向；

（2）M、N兩板間的電場強(qiáng)度的大小和方向；

（3）小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能。

Answer 1

【答案】（1）大小為m/s，方向?yàn)?/span>（θ為速度方向與水平方向的夾角）；（2）大小為5×103 N/C；方向?yàn)樗�平向右；�?）0．225J。

【解析】試題解析：（1）（4分）小球平拋運(yùn)動(dòng)過程水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，vx＝v0＝4 m/s

豎直方向做勻加速速直線運(yùn)動(dòng)，，vy＝ gt1＝2 m/s

得解：m/s

方向，（θ為速度方向與水平方向的夾角）

（2）（3分）小球進(jìn)入電場后，沿直線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，所以重力與電場力的合力即沿該直線方向。

得解：N/C，方向水平向右。

（3）（3分）解法一：進(jìn)入電場后，小球受到的合外力

B、C兩點(diǎn)間的距離，

從B到C由動(dòng)能定理得：解得：EkC＝0．225J

解法二：進(jìn)入電場后，小球在水平方向做初速度為v0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)

，m/s2 得解：t2＝0．1 s

小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的水平速度v1＝v0＋axt2＝6 m/s

豎直分速度v2＝vy＋gt2＝3 m/s vC＝

EkB＝＝＝0．225 J