Question

如图所示，质量m＝2.0×10^－4kg、电荷量q＝1.0×10^－6C的带正电微粒静止在空间范围足够大的电场强度为E的匀强电场中．取g＝10 m/s².

(1)求匀强电场的电场强度E的大小和方向；

(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E₀＝4.0×10³N/C，方向不变．求在t＝0.2 s时间内电场力做的功；

(3)在t＝0.2 s时刻突然撤掉电场，求带电微粒回到出发点时的动能．

Answer

(1)2.0×103N/C，方向向上 (2)8.0×10－4J (3)8.0×10－4J

【解析】(1)因微粒静止，知其受力平衡，对其受力分析有：Eq＝mg

，方向向上

(2)在t＝0时刻，电场强度大小突然变为E0＝4.0×103N/C，设微粒的加速度为a，在t＝0.2 s时间内上升高度为h，电场力做功为W，则qE0－mg＝ma

解得：a＝10 m/s2

h＝at2

解得：h＝0.20 m

W＝qE0h

解得：W＝8.0×10－4J

(3)设在t＝0.2 s时刻突然撤掉电场时微粒的速度大小为v，回到出发点时的动能为Ek，

则v＝at

由动能定理得mgh＝Ek－mv2

解得：Ek＝8.0×10－4J

点睛：本题通过分析受力情况来分析运动情况，按物理过程的顺序进行分析，关键要把握每个过程的运动规律，运用运动学公式、牛顿第二定律和动能定理结合进行研究．