如图所示,两块平行金属板MN、PQ竖直放置,两板间的电势差U=1.6×103 V,现将一质量m=3.0×10-2 kg、

如图所示,两块平行金属板MN、PQ竖直放置,两板间的电势差U=1.6×103 V,现将一质量m=3.0×10-2 kg、电荷
如图所示,两块平行金属板MN、PQ竖直放置,两板间的电势差U=1.6×103 V,现将一质量m=3.0×10-2 kg、电荷量q=+4.0×10-5 C的带电小球从两板左上方的A点以初速度v0=4.0m/s水平抛出,已知A点距两板上端的高度h=0.45m,之后小球恰好从MN板上端内侧M点进入两板间匀强电场,然后沿直线运动到PQ板上的C点,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:
(1)带电小球到达M点时的速度大小和与MN的夹角θ;
(2)C点到PQ板上端的距离L
(3)小球到达C点时的动能Ek
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zwh3323 幼苗

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(1)设小球到达M点时的速度大小为v,从A到M的时间为t,
位移公式,h=
1
2gt2
速度公式vy=gt
得v=
v02+
v2y=5 m/s
sinθ=
v0
v=0.8
则有,θ=53°

(2)在两平行板间运动时,小球受水平方向的静电力和竖直向下的重力作用,因为小球在电场内做直线运动,由动力学知识可知,小球受到的电场力方向水平向右,合力方向与速度的方向一致.设极板间的电场强度为E'、极板间距离为d,则有tanθ=[Eq/mg]
U=Ed
L=[d/tanθ]
联以上几式,代入数据,可解得
C点到PQ板上端的距离L=[qU
mgtan2θ=0.12 m.
(3)从M到C的过程中,由动能定理,有:
Ek-
1/2]mv2=qU+mgL
代入数据,可求得小球到达C点时的动能
Ek=0.475 J.
答案:(1)带电小球到达M点时的速度大小5.0 m/s和与MN的夹角53°;
(2)C点到PQ板上端的距离L=0.12 m; 
(3)小球到达C点时的动能0.475 J.

1年前

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