如图所示,一带电为+q质量为m的小球,从距地面高h处以一定的初速水平抛出,在距抛出点水平距离为L处有根管口比小球略大的竖

如图所示,一带电为+q质量为m的小球,从距地面高h处以一定的初速水平抛出,在距抛出点水平距离为L处有根管口比小球略大的竖直细管,管的上口距地面[h/2].为了使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场,求:

(1)小球的初速度;
(2)应加电场的场强;
(3)小球落地时的动能.
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zimuu 幼苗

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解题思路:(1)要使小球无碰撞地通过管口,则当它到达管口时,速度方向为竖直向下,而小球水平方向仅受电场力,做匀减速运动,竖直方向为自由落体运动,可求时间,由分运动的等时性,结合水平方向匀变速运动的位移公式可求水平初速度
(2)已知初速度和位移,由运动学公式可得加速度,结合牛顿第二定律可求电场力和电场强度
(3)对全程应用动能定理求解落地时的动能

(1)要使小球无碰撞地通过管口,则当它到达管口时,速度方向为竖直向下,
从抛出到管口过程,竖直方向为自由落体运动,则运动时间t满足:
[h/2]=[1/2]gt2
水平方向,粒子做匀减速运动,减速至0
位移:L=
v0
2t
解得:v0=2L

g
h
(2)水平方向,根据牛顿第二定律:qE=ma
又由运动学公式:02-
v20=-2as
解得:E=[2mgL/hq],方向水平向右
(3)对小球从抛出到落地的全过程应用动能定理:
即:mgh-qEL=EK-[1/2]
mv20
解得:EK=mgh
答:(1)小球的初速度为2L

g
h;
(2)应加电场的场强为[2mgL/hq],方向水平向右;
(3)小球落地时的动能为mgh

点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;电场强度;电势能;带电粒子在匀强电场中的运动.

考点点评: 重在建立小球的运动情景,建立运动模型,体会运动过程中遵守的物理规律,注意运用运动的分解的观点解决

1年前

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