Question

空间有一匀强电场，电场方向与纸面平行。一带正电，电量为q，质量为m的小球（重力不计），在恒定拉力F的作用下沿虚线以速度由M匀速运动到N，如图所示．已知力F和MN间夹角为，MN间距离为L，则：

（1）匀强电场的电场强度大小为多少？

（2）MN两点的电势差为多少？

（3）当带电小球到达N点时，撤去外力F，则小球回到过M点的等势面时的动能为多少？

Answer

（1）（2）（3）mv02+FLcosθ

【解析】试题分析：（1）由题意可知，小球只受到拉力F与电场力，做匀速直线运动，所以它受到的合力为0，拉力与电场力是一对平衡力．所以电场力的大小也是F，方向与拉力F的方向相反．则匀强电场的电场强度大小．

（2）从M到N的过程，电场力做功的大小：W=-F•Lcosθ．

则MN两点的电势差为．

（3）过M点的等势线与力F垂直，如图中虚线所示．小球到达N点后，速度方向水平向右，电场力方向斜向左下方，小球做类斜上抛运动，能回到过M点的等势面．根据能量守恒定律得，小球的动能变化量得

EkM=EkN-qUMN=mv02+FLcosθ

考点：带电粒子在电场中的运动

【名师点睛】本题是带电体在电场中匀速运动问题，运用力学中物体平衡的解题思路，结合能量守恒定律进行分析。