如图所示,一带电小球从A处竖直向上进入一水平方向的匀强电场中,进入电场时小球的动能为4J,运动到最高点B时小球的动能为5J,则小球运动到与A点在同一水平面上的C点(图中未画出)
问题描述:
如图所示,一带电小球从A处竖直向上进入一水平方向的匀强电场中,进入电场时小球的动能为4J,运动到最高点B时小球的动能为5J,则小球运动到与A点在同一水平面上的C点(图中未画出)时的动能为多少( )
A. 4J
B. 14J
C. 19J
D. 24J
答
竖直方向:粒子做竖直上抛运动,则运动时间t1=
v g
水平方向:粒子做初速度为零的匀加速直线运动.
水平位移:x1=
a1 2
t
21
上升的过程电场力做功:W1=qEx1
最高点时,水平方向的速度为0,故小球的动能与电场力做的功相等,即:W1=5J
下降的过程中,竖直方向做*落体运动,与竖直上抛是对称的所以下降的时间:t2=t1
水平方向的总位移:x2=
a(t1+t2)2=1 2
a•41 2
=4x1
t
21
全过程中电场力做功:W2=qEx2=4qEx1=4W1=20J
全过程中,重力做功为0,根据动能定理:W2=EK末-EK初
所以:EK末=EK初+W2=24J.所以正确的选项是D.
故选:D