如图所示,质量为m,电荷量为+q的小球从距地面一定高度的O点,以初速度v0沿着水平方向抛出,已知在小球运动的区域里,存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场,如果测得小球落

问题描述:

如图所示,质量为m,电荷量为+q的小球从距地面一定高度的O点,以初速度v0沿着水平方向抛出,已知在小球运动的区域里,存在着一个与小球的初速度方向相反的匀强电场,如果测得小球落地时的速度方向恰好是竖直向下的,且已知小球飞行的水平距离为L,求:

(1)电场强度E为多大?
(2)小球落地点A与抛出点O之间的电势差为多大?
(3)小球落地时的动能为多大?

(1)分析水平方向的分运动有:小球受到水平向左的电场力,做匀减速运动,则有:
  v20=2aL
又根据牛顿第二定律得:a=

qE
m

联立得:v02=
2qEL
m

解之得:E=
m
v 20
2qL

(2)A与O之间的电势差:UAO=E•L=
m
v 20
2q

(3)设小球落地时的动能为EKA,空中飞行的时间为T,分析竖直方向的分运动有:
    EkA=
1
2
mv2A
    vA=gT
分析水平方向的分运动有:
   v0=
qE
m
•T
解得:EkA=
2mg2L2
v 20

答:
(1)电场强度E为
m
v 20
2qL

(2)小球落地点A与抛出点O之间的电势差为
m
v 20
2q

(3)小球落地时的动能为
2mg2L2
v 20