问题 计算题

在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg、带电量q=1.0×10-10C的带正电的小球,静止在O点.以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系xOy.在t0=0时突然加一沿x轴正方向、大小E1=2.0×106V/m的匀强电场,使小球开始运动.在t1=1.0s时,所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2=2.0×106V/m的匀强电场.在t2=2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3,使小球在此电场作用下在t3=4.0s时速度变为零.求:

(1)在t1=1.0s时小球的速度v1的大小;

(2)在t2=2.0s时小球的位置坐标x2、y2

(3)匀强电场E3的大小;

答案

(1) 0.2m/s (2) 0.3m 0.1m (3) E3=1.4×106V/m

题目分析:(1)0~1s对小球应用牛顿第二定律得:

qE1=ma1

解得小球的加速度为:a1=qE1/m=0.2m/s2

小球在t1=1.0s时的速度大小为:

v1=a1t1=0.2×1m/s=0.2m/s

(2)小球在t1=1.0s时的位置坐标为:

x1=a1t=×0.2×1.02m=0.1m

在1.0s~2.0s内对小球应用牛顿第二定律得:qE2=ma2

解得小球的加速度为:a2=qE2/m=0.2m/s2

在t2=2.0s时小球的位置坐标为:

x2=x1+v1(t2-t1)=0.1m+0.2×1.0m=0.3m

y2=a2(t2-t1)2=×0.2×1.02m=0.1m

设在t2=2.0s时小球的速度为v2,则有:

v=v+(at2)2

解得:v2=v1=×0.2m/s=0.28m/s

(3)2.0s~0.4s内对小球应用牛顿第二定律得:

qE3=ma3

小球在4.0s时速度减为零,说明小球做匀减速直线运动,由运动学公式得:

v4=v2-a3t3

联立解得匀强电场E3的大小为:

E3=1.4×106V/m

点评:本题的过程比较多,涉及的物理量很多,所以在计算时一定要细心,难度不大,

单项选择题
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