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?
答
(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=
mv2A1 2
vA=gT
分析水平方向的分运动有:
v0=
•TqE m
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