试题分析:(1)由牛顿第二定律,
A在电场中运动的加速度
a=
=
A在电场中做匀变速直线运动
d=
at2解得运动时间
t=
=
(2)设
A、
B离开电场时的速度分别为
υA0、
υB0,由动能定理,有
QE0d=
m,
QE0d=
①
A、
B相互作用过程中,动量和能量守恒.
A、
B相互作用力为斥力,
A受的力与其运动方向相同,
B受的力与其运动方向相反,相互作用力对
A做正功,对
B做负功.
A、
B靠近的过程中,
B的路程大于
A的路程,由于相互作用力大小相等,相互作用力对
B做功的绝对值大于对
A做功的绝对值,因此相互作用力做功之和为负,相互作用能增加.所以,当
A、
B最接近时相互作用能最大,此时两者速度相同,设为
υ′,有
(
m+
)
υ′=
mυA0+
υB0 ②
Epm=(
m+
)-
(
m+
)
υ′
2 ③
已知
q =
Q,由①、②、③式解得
相互作用能的最大值
Epm=
QE0d(3)考虑
A、
B在
x>
d区间的运动,由动量守恒、能量守恒,且在初态和末态均无相互作用,有
mυA+
υB=
mυA0+
υB0 ④
m+
=
m+
⑤ 由④、⑤解得
υB=-
υB0+
υA0因
B不改变运动方向,故
υB=-
υB0+
υA0 ≥
0 ⑥
由①、⑥解得
q≤
Q即
B所带电荷量的最大值
qm=
Q点评::带电粒子在电场中的运动,综合了静电场和力学的知识,分析方法和力学的分析方法基本相同.先分析受力情况再分析运动状态和运动过程(平衡、加速、减速,直 线或曲线),然后选用恰当的规律解题.解决这类问题的基本方法有两种,第一种利用力和运动的观点,选用牛顿第二定律和运动学公式求解;第二种利用能量转化 的观点,选用动能定理和功能关系求解.