◎ 题目

如图所示在竖直平面内建立直角坐标系XOY，OY表示竖直向上的方向．已知该平面内存在沿OX轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10-7C、质量为10-5Kg的小球从坐标原点O沿Y轴正方向以某一初速度竖直向上抛出，它到达的最高点位置为图中的Q点，其坐标为（1.6，3.2），不计空气阻力，g取10m/s2．求： （1）指出小球带何种电荷； （2）小球的初速度和匀强电场的场强大小； （3）小球从O点抛出到落回X轴的过程中电势能的改变量．

◎ 答案

（1）带电小球所到的最高点Q在O点的右上方，说明小球有水平向右的分运动和竖直向上的分运动就竖直方向而言，初速度是竖直向上的而重力是竖直向下的，重力使竖直向上的初速度逐渐减小，而不会产生水平向右的运动．小球只受重力和电场力，只有电场力水平向右才会使小球有向右的分运动．由此可以判断电场力是水平向右的，又因为电场水平向左，所以小球带负电． 故小球带负电． （2）对小球的两个分运动，竖直方向：小球有竖直向上的初速度V0，受重力，所以小球做竖直上抛运动．Q点是最高点意味着Q点的竖直分速度为0．由竖直上抛运动得：v0= 2gh =8m/s，上式时间t= v0 g =0.8s 水平方向：水平初速度为0，水平位移有x= 1 2 at 2  ，解得a=5m/s2 小球在水平方向的加速度a= F q = qE m  得E=200N/C 故小球的初速度为8m/s，匀强电场的场强大小为200N/C． （3）小球从O点落回到X轴时，由于对称性，水平位移为 x ′  = 1 2 a(2t ) 2  ，代入数据得 x ′  =6.4m， 电场力做的功为W=qE x ′  =3.2 ×10 -4  J，所以电势能减少了3.2×10-4J（或电势能改变量为-3.2 ×10 -4  J）． 故小球从O点抛出到落回X轴的过程中电势能减少了3.2 ×10 -4  J．

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图所示在竖直平面内建立直角坐标系XOY，OY表示竖直向上的方向．已知该平面内存在沿OX轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10-7C、质量为10-5Kg的小球从坐…”主要考查了你对  【竖直上抛运动】，【电场强度的定义式】，【电势能】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。