如图所示,真空中存在空间范围足够大的、方向水平向右的匀强电场,在电场中,一个质量为m、带电荷量为q的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在重力与电场力的共同作用下恰能沿与场强的反方向成θ角做匀减速直线运动.求:(1)匀强电场的场强的大小;(2)小球运动的最高点与出发点之间的电势差.

问题描述:

如图所示,真空中存在空间范围足够大的、方向水平向右的匀强电场,在电场中,一个质量为m、带电荷量为q的小球,从O点出发,初速度的大小为v0,在重力与电场力的共同作用下恰能沿与场强的反方向成θ角做匀减速直线运动.求:

(1)匀强电场的场强的大小;
(2)小球运动的最高点与出发点之间的电势差.

(1)小球做直线运动,故重力与电场力的合力必与v0在一条直线上,即:tanθ=mgqE,得E=mgqtanθ(2)小球做匀减速直线运动,根据F=ma得:mgsinθ=ma;解得:a=gsinθ;最大位移:s=v202a=v20sinθ2g;水平位移:x=sc...
答案解析:(1)由题,粒子在匀强电场中做匀减速直线运动,受到重力和电场力作用,合力必定与速度在同一直线上,作出两个力的合力,求出电场强度的大小.
(2)粒子运动从出发点到最高点的过程中,重力做功为-mgssinθ,电场力做功为-qU,根据动能定理求出最高点与出发点之间的电势差U.
考试点:带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律.
知识点:本题关键在于把握物体做直线运动的条件:合力与速度共线.分析受力情况是解决带电粒子在电场中运动问题的基础.