如图所示,在水平向右的匀强电场中的A点,有一个质量为m、带电荷量为-q的油滴以速度v竖直向上运动.已知当油滴经过最高点B时,速度大小也为v.求:场强E的大小及A、B两点间的电势差.
问题描述:
如图所示,在水平向右的匀强电场中的A点,有一个质量为m、带电荷量为-q的油滴以速度v竖直向上运动.已知当油滴经过最高点B时,速度大小也为v.求:
场强E的大小及A、B两点间的电势差.
答
(1)油滴在水平方向受到电场力,做初速度为零的匀加速直线运动;竖直方向上做匀减速直线运动.
根据分运动与合运动的等时性以及匀变速直线运动平均速度公式有:
竖直方向有:h=
①vt 2
水平方向有:x=
②vt 2
所以得:h=x ③
由动能定理:qEx-mgh=0 ④
得到:E=
⑤mg q
(2)由动能定理得:qUAB+mgh=0 ⑥
且竖直方向有:-mgh=0-
mv2 ⑦1 2
得到:UAB=-
⑧mv2
2q
答:(1)场强E的大小为
; (2)A、B两点间的电势差为-mg q
.mv2
2q
答案解析:(1)油滴在电场中受到重力和电场力,两个力都是恒力,运用运动的分解法研究,将油滴的运动分解为水平和竖直两个方向研究,根据匀变速直线运动平均速度公式列出两个方向的位移,得到两个位移的关系,再根据动能定理列式求解E.
(2)根据动能定理求解A、B两点间的电势差.
考试点:电势差;电场强度.
知识点:本题考查运动的合成与分解,掌握运动学公式和动能定理的应用,理解电场力做功与电势差之间的关系.