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真空中存在一空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.在电场中,若将一个带正电、质量...

真空中存在一空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.在电场中,若将一个带正电、质量为m的小球由静止释放,运动中小球的速度方向与竖直方向夹角一直保持为37°.现将该小球从电场中某点以初速v、方向与电场方向成37°抛出,如图所示.重力加速度取g,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小球受到电场力的大小;
(2)抛出后,小球回到与抛出点等高处的时间;
(3)小球从抛出至到回到与抛出点等高处的过程中,电势能变化了多少.

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(1)由题,粒子在匀强电场中做匀减速直线运动,受到重力和电场力作用,合力必定与速度在同一直线上,作出两个力的合力,求出电场力的大小. (2)粒子的初速度与合力垂直做类平抛运动,建立坐标系,运用运动的分解法,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解时间. (3)根据运动的分解求出小球沿电场线方向的位移,求得电场力做功,根据电场力做功与电势能变化关系即可求得电势能的变化量. 【解析】 (1)设电场力为F,由图可知: 解得:  ① (2)根据牛顿第二定律得F合==ma ② F合与v垂直,做类平抛运动,建立如图所示坐标系x方向:sx=vt  ③   y方向:  ④ 且   ⑤ 由②③④⑤解得:  ⑥ (3)x方向位移:  ⑦ 由几何关系得小球位移:  ⑧ 根据△EP=-WE=-Fscos0°⑨ 解得. ⑩ 答: (1)小球受到电场力的大小为. (2)抛出后,小球回到与抛出点等高处的时间为. (3)小球从抛出至到回到与抛出点等高处的过程中,电势能变化了-.
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考点分析:
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两电荷中点处的电场强度的大小为   
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(2)摩托车落地前瞬间的速率.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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