真空中存在着空间范围内足够大的,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,运动中小球的速度与竖直方向的夹角为37.(取sin37.=0.6,cos37
◎ 题目
真空中存在着空间范围内足够大的,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,运动中小球的速度与竖直方向的夹角为37.(取sin37.=0.6,cos37.=0.8),现将该小球从电场中的某点意以初速度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)从小球抛出点至最高点的电势能变化量; (3)运动过程中小球的最小动能的大小; (4)如果抛出时的动能为4J,则小球落回同一高度时的动能是多大? |
◎ 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=
此时小球动能的最小值为EKmin=
(4)由上可知,从抛出点到最高点,电场力做功为初动能的 |