问题
问答题
如图所示，两块平行金属板竖直放置，两板间的电势差U=1.5×103V（仅在两板间有电场），现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20cm的地方以初速度v0=4m/s水平抛出，小球恰好从左板的上边缘进入电场，在两板间沿直线运动，从右板的下边缘飞出电场，求：
（1）金属板的长度L．
（2）小球飞出电场时的动能Ek．
答案
（1）小球未进电场前做平抛运动，则小球到达左板上边缘时的竖直分速度：vy=
=2m/s2gh
设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ，则：tanθ=
=2v0 vy
小球在电场中沿直线运动，所受合力方向与运动方向相同，设板间距为d，
则：tanθ=
=qE mg qU mgd
L=
解得 L=d tanθ
=0.15mqU mgtan2θ
（2）根据动能定理得：
进入电场前：mgh=
m1 2
-v 21
m1 2 v 20
电场中运动过程：qU+mgL=Ek-
m1 2 v 21
解得 Ek=0.175J
答：
（1）金属板的长度L=0.15m．
（2）小球飞出电场时的动能Ek=0.175J．