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质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒悬停在空间...

质量m=2.0×10-4kg、电荷量q=1.0×10-6C的带正电微粒悬停在空间范围足够大的匀强电场中,电场强度大小为E1.在t=0时刻,电场强度突然增加到E2=4.0×103N/C,场强方向保持不变.到t=0.20s时刻再把电场方向改为水平向右,场强大小保持不变.取g=10m/s2.求:
(1)原来电场强度E1的大小?
(2)t=0.20s时刻带电微粒的速度大小?
(3)带电微粒运动速度水平向右时刻的动能?
(1)当场强为E1的时候,带正电微粒静止,重力与电场力平衡,由平衡条件求解电场强度E1的大小. (2)当场强为E2的时候,带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动,根据牛顿第二定律求出加速度,由初速度为零和时间,由速度公式求解t=0.20s时刻带电微粒的速度大小. (3)t=0.20s时刻把电场方向改为水平向右后,粒子受到的电场力也变为水平向右,采用运动的分解法:竖直方向做竖直上抛运动,水平方向做初速度零的匀加速运动.由竖直方向匀减速运动求出速度减小到零的时间,此时速度即变为水平方向,由牛顿定律和速度公式结合求解速度水平向右时刻的速度,再求解动能. 【解析】 (1)当场强为E1的时候,带正电微粒静止,所以mg=E1q 所以 E1==2.0×103N/C     (2)当场强为E2的时候,带正电微粒由静止开始向上做匀加速直线运动,设0.20s后的速度为v, 由牛顿第二定律:E2q-mg=ma,得到a==10m/s2. 由运动学公式 v=at=2m/s    (3)把电场E2改为水平向右后,带电微粒在竖直方向做匀减速运动,设带电微粒速度达到水平向右所用时间为t1,则 0-v1=-gt1 解得:t1=0.20s  设带电微粒在水平方向电场中的加速度为a2, 根据牛顿第二定律 qE2=ma2,解得:a2=20m/s2  设此时带电微粒的水平速度为v2,v2=a2t1,解得:v2=4.0m/s 设带电微粒的动能为Ek,Ek==1.6×10-3J 答:(1)原来电场强度E1的大小是2.0×103N/C;     (2)t=0.20s时刻带电微粒的速度大小是2m/s;     (3)带电微粒运动速度水平向右时刻的动能1.6×10-3J.
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考点分析:
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(2)根据关系曲线可确定:弹簧伸长与所受拉力成______关系.这根弹簧的劲度系数为______N/m,原长为______cm.
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判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是    ;实验还需直接测量的物理量是:    .(并用相应的符号表示)探究结果的表达式是    .(用相应的符号表示)
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(2)若上表中Q和S 用的都是国际单位制中的单位,则平抛物体的水平速度为______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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