Question

质量为m=0.2kg、带电量为q=+2C的小球从距地面高度为h=10m处以一定的初速度水平抛出，在距抛出点水平距离为L=2m处，有一根管口比小球直径略大的竖直吸管，管的上口距地面为，为使小球能无碰撞地通过管子，可在管子上方的整个区域加上一个场强方向水平向左的匀强电场，如图所示，（）求：

（1）小球的初速度

（2）电场强度E的大小；

（3）小球落地时的动能。

Answer

（1）（2）（3）20J

【解析】

试题分析：（1）要使小球无碰撞地通过管口，则当它到达管口时，速度方向为竖直向下，而小球水平方向仅受电场力，做匀减速运动到零，竖直方向为自由落体运动．

从抛出到管口，在竖直方向有：,解得：

在水平方向有：，解得：

（2）在水平方向上，根据牛顿第二定律：

又由运动学公式：

解得：，方向水平向左

（3）小球落地的过程中有重力和电场力做功，根据动能定理得：

即：，解得：。

考点：考查了牛顿第二定律，动能定理，带电粒子在电场中的运动

【名师点睛】带电粒子在电场中的运动，综合了静电场和力学的知识，分析方法和力学的分析方法基本相同．先分析受力情况再分析运动状态和运动过程（平衡、加速、减速，直 线或曲线），然后选用恰当的规律解题．解决这类问题的基本方法有两种，第一种利用力和运动的观点，选用牛顿第二定律和运动学公式求解；第二种利用能量转化 的观点，选用动能定理和功能关系求解。