问题
选择题
在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场,质量为m的带电小球由MN上方的A点以一定初速度水平抛出,从B点进入电场,到达C点时速度方向恰好水平,A、B、C三点在同一直线上,且AB=2BC,如图所示.由此可知
A.电场力为3mg
B.小球带正电
C.小球从A到B与从B到C的运动时间相等
D.小球从A到B与从B到C的速度变化量的大小相等
答案
AD
题目分析:小球从B运动到C的过程做匀变速曲线运动,其逆过程是类平抛运动.设带电小球在进入电场前后两个运动过程水平分位移分别为和
,竖直分位移分别为
和
,经历的时间为分别为
和
.在电场中的加速度为a.则从A到B过程小球做平抛运动,则有:
;从B到C过程,有:
;由题意有:
;则得:
;即小球从A到B是从B到C运动时间的2倍.又
,将小球在电场中的运动看成沿相反方向的类平抛运动,则
,根据几何知识有:
;解得:
;根据牛顿第二定律得:
,解得:电场力
,由于轨迹向上弯曲,加速度方向必定向上,合力向上,说明电场力方向向上,所以小球带负电.根据速度变化量
,则得:AB过程速度变化量大小为
;BC过程速度变化量大小为
;所以小球从A到B与从B到C的速度变化量大小相等.故AD正确,