Question

（2013·北京海淀一模，22題）（16分）如圖11所示，質量m=2.0×10^-4kg、電荷量q=1.0×10^-6C的帶正電微粒靜止在空間范圍足夠大的電場強度為E₁的勻強電場中。取g=10m/s²。

（1）求勻強電場的電場強度E₁的大小和方向；

（2）在t=0時刻，勻強電場強度大小突然變為E₂=4.0×10³N/C，且方向不變。求在t=0.20s時間內電場力做的功；

（3）在t=0.20s時刻突然撤掉電場，求帶電微粒回到出發點時的動能。

Answer 1

【答案】見解析

【解析】（1）設電場強度為E，則

     Eq=mg……………………………………2分

     E=N/C=2.0×10³N/C，方向向上………………2分

（2）在t=0時刻，電場強度突然變化為E₂=4.0×10³N/C，設微粒的加速度為a，在t=0.20s時間內上升高度為h，電場力做功為W，則

q E₂-mg=ma₁ ……………………2分

     解得：a₁=10m/s² 

……………………2分

      解得：h=0.20m

      W=qE₂h……………………2分

     解得：W=8.0×10^-4J……………………1分

（3）設在t=0.20s時刻突然撤掉電場時粒子的速度大小為v，回到出發點時的動能為E_k，則

    v=at……………………2分

E_k=mgh+……………………2分

    解得：E_k=8.0×10^-4J……………………1分