(1)在竖直方向,小球受重力作用,由于重力与小球的初速度方向相反,所以沿竖直方向小球做匀变速直线运动(竖直上抛运动)。…(3分)
沿水平方向,小球受水平向右的电场力作用,做初速度为零的匀加速直线运动。……(3分)
(2)运动轨迹示意图如图所示。
说明:画出OM段给3分,画出MO′段给3分。如果OM或MO′画成直线的不给分;如果画成OP=PO′扣3分。
(3)设小球质量为m、带电量为q,初速度为v
0,上升的最大高度为h,OM(OP)两点间电势差为U
1,MO′(PO′)两点间电势差为U
2,小球在O′点的动能为E
k ′。
对于小球从O到M的过程,根据动能定理有:qU
1-mgh=E
kM-E
k0由竖直方向的分运动可得出:h=
, mgh=
mv
02对于小球从M到O′的过程,根据动能定理有:qU
2+mgh= E
k ′- E
kM根据竖直上抛运动的时间特点和小球沿水平方向的分运动特点可知:
OP:P O′=1:3
由匀强电场的电势差与场强的关系有U
1:U
2=1:3
由以上方程可解得:E
k ′=24J