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在与x轴平行的匀强电场中,一带电量为2×10-6C、质量为4×10-2kg的带电...

在与x轴平行的匀强电场中,一带电量为2×10-6C、质量为4×10-2kg的带电物体在绝缘光滑水平面上沿着x轴做直线运动,其位移随时间的变化规律是x=0.3t-0.05t2,式中x、t均用国际单位制的基本单位.求:
(1)该匀强电场的场强;
(2)从开始运动到第5s末带电物体所运动的路程;
(3)若第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向,场强大小保持不变,在0~8s内带电物体电势能的增量.
(1)根据位移与时间的关系式x=0.3t-0.05t2可以得出物体的初速度和加速度,从而根据牛顿第二定律和F=Eq求出场强. (2)根据运动学公式求出物体减速至停下所用时间,判断第5s末物体的状态,再求出第5s末带电物体所运动的路程. (3)第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向,分析带电体运动情况,根据运动学公式求出位移,由电场力做功情况,求解电势能的变化量. 【解析】 (1)根据位移与时间的关系式x=0.3t-0.05t2得知,带电体的初速度为v=0.3m/s,加速度a=-0.1m/s2. 根据牛顿第二定律得:qE=ma,得场强E== 代入解得,E=2×103N/C   (2)带电体速度减至零的时间为  t1==s=3s  则第3s末以后带电体沿相反方向做初速度为零的匀加速运动,时间t2=2s. 故第5s末带电物体所经过的路程为  s=x1+x2=(0.3t1-0.05t12)+=(0.3×3-0.05×32)+×0.1×22=0.65m    (3)第1s末到第3s末带电体的位移大小为:x1=0.45m 第3s末到第6s末带电体的位移大小为:x3==0.45m 所以第6s末带电物体的位移为0, 第8s末位移为 y=at22=0.1×22m=0.2m    故带电物体电势能的增量为△E=-Eqy=-2×103×2×10-6×0.2J=-8×10-4J  答: (1)该匀强电场的场强是2×103N/C; (2)从开始运动到第5s末带电物体所运动的路程是0.65m; (3)若第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向,场强大小保持不变,在0~8s内带电物体电势能的增量是-8×10-4J.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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