Question

【題目】如圖所示，帶有等量異種電荷平行金屬板M、N豎直放置，M、N兩板間的距離d＝0．5 m。現將一質量m＝1×10-2 kg、電荷量q＝4×10-5 C的帶電小球從兩極板上方的A點以v0＝4 m/s的初速度水平拋出，A點距離兩板上端的高度h＝0．2 m；之后小球恰好從靠近M板上端處進入兩板間，沿直線運動碰到N板上的C點，該直線與曲線的末端相切。設勻強電場只存在于M、N之間，不計空氣阻力，取g＝10 m/s2。求：

（1）小球到達M極板上邊緣B位置時速度的大小和方向；

（2）M、N兩板間的電場強度的大小和方向；

（3）小球到達C點時的動能。

Answer 1

【答案】（1）大小為m/s，方向為（θ為速度方向與水平方向的夾角）；（2）大小為5×103 N/C；方向為水平向右；（3）0．225J。

【解析】試題解析：（1）（4分）小球平拋運動過程水平方向做勻速直線運動，vx＝v0＝4 m/s

豎直方向做勻加速速直線運動，，vy＝ gt1＝2 m/s

得解：m/s

方向，（θ為速度方向與水平方向的夾角）

（2）（3分）小球進入電場后，沿直線運動到C點，所以重力與電場力的合力即沿該直線方向。

得解：N/C，方向水平向右。

（3）（3分）解法一：進入電場后，小球受到的合外力

B、C兩點間的距離，

從B到C由動能定理得：解得：EkC＝0．225J

解法二：進入電場后，小球在水平方向做初速度為v0的勻加速直線運動

，m/s2 得解：t2＝0．1 s

小球到達C點時的水平速度v1＝v0＋axt2＝6 m/s

豎直分速度v2＝vy＋gt2＝3 m/s vC＝

EkB＝＝＝0．225 J