Question

如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向.已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向、區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，現(xiàn)有一個(gè)帶電量為2.5×10^-4 C小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以0.4 kg·m/s的初動(dòng)量豎直向上拋出，它到達(dá)的最高位置為圖中的Q點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s².

(1)指出小球帶何種電荷.

(2)求勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小.

(3)求小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過(guò)程中電勢(shì)能的改變量.

Answer 1

解：(1)小球帶負(fù)電 

(2)小球在y方向做豎直上拋運(yùn)動(dòng).在x方向做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)Q的坐標(biāo)為(1.6 m，3.2 m)，由=2gy  ①

代入數(shù)據(jù)得V₀=8 m／s 

由初動(dòng)量p=mV₀  ②

解得m=0.05 kg 

又x=at²=  ③ 

y=gt²  ④ 

由③④代入數(shù)據(jù)得E=1×10³ N／C 

(3)由④式可得上升段時(shí)間為t=0.8 s 

所以全過(guò)程時(shí)間為t′=2t=1.6 s 

代入③式可得x方向發(fā)生的位移為x=6.4 m 

由于電場(chǎng)力做正功，所以電勢(shì)能減少，設(shè)減少量為ΔE=qEx=1.6 J