真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6,cos37°=0.8).现
◎ 题目
真空中存在空间范围足够大的、水平向右的匀强电场.在电场中,若将一个质量为m、带正电的小球由静止释放,运动中小球速度与竖直方向夹角为37°(取sin37°=0.6,cos37°=0.8).现将该小球从电场中某点以初速度v0竖直向上抛出.求运动过程中 (1)小球受到的电场力的大小及方向 (2)小球从抛出点至最高点的电势能变化量 (3)小球的最小动量的大小及方向. |
◎ 答案
(1)根据题设条件可知,合外力和竖直方向夹角为37°,所以电场力大小为: Fe=mgtan37°=
故电场力为
(2)小球沿竖直方向做匀减速运动,有:vy=v0-gt 沿水平方向做初速度为0的匀加速运动,加速度为a:ax=
小球上升到最高点的时间t=
电场力做功 W=Fxsx=
故小球上升到最高点的过程中,电势能减少
(3)水平速度:vx=axt 竖直速度:vy=v0-gt 小球的速度v=
由以上各式得出:
解得当t=
此时vx=
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