问题
问答题
在与x轴平行的匀强电场中，一带电量为2×10-6C、质量为4×10-2kg的带电物体在绝缘光滑水平面上沿着x轴做直线运动，其位移随时间的变化规律是x=0.3t-0.05t2，式中x、t均用国际单位制的基本单位．求：
（1）该匀强电场的场强；
（2）从开始运动到第5s末带电物体所运动的路程；
（3）若第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向，场强大小保持不变，在0～8s内带电物体电势能的增量．
答案
（1）根据位移与时间的关系式x=0.3t-0.05t2得知，带电体的初速度为v0=0.3m/s，加速度a=-0.1m/s2．
根据牛顿第二定律得：qE=ma，得场强E=
=F q ma q
代入解得，E=2×103N/C
（2）带电体速度减至零的时间为 t1=
=v0 a
s=3s 0.3 0.1
则第3s末以后带电体沿相反方向做初速度为零的匀加速运动，时间t2=2s．
故第5s末带电物体所经过的路程为 s=x1+x2=（0.3t1-0.05t12）+
a1 2
=（0.3×3-0.05×32）+t 22
×0.1×22=0.65m 1 2
（3）第1s末到第3s末带电体的位移大小为：x1=0.45m
第3s末到第6s末带电体的位移大小为：x3=
a1 2
=0.45mt 23
所以第6s末带电物体的位移为0，
第8s末位移为 y=
at22=1 2
0.1×22m=0.2m 1 2
故带电物体电势能的增量为△E=-Eqy=-2×103×2×10-6×0.2J=-8×10-4J
答：
（1）该匀强电场的场强是2×103N/C；
（2）从开始运动到第5s末带电物体所运动的路程是0.65m；
（3）若第6s末突然将匀强电场的方向变为+y轴方向，场强大小保持不变，在0～8s内带电物体电势能的增量是-8×10-4J．