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幼苗
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(1)带电小球所到的最高点Q在O点的右上方,说明小球有水平向右的分运动和竖直向上的分运动就竖直方向而言,初速度是竖直向上的而重力是竖直向下的,重力使竖直向上的初速度逐渐减小,而不会产生水平向右的运动.小球只受重力和电场力,只有电场力水平向右才会使小球有向右的分运动.由此可以判断电场力是水平向右的,又因为电场水平向左,所以小球带负电.
故小球带负电.
(2)对小球的两个分运动,竖直方向:小球有竖直向上的初速度V0,受重力,所以小球做竖直上抛运动.Q点是最高点意味着Q点的竖直分速度为0.由竖直上抛运动得: v 0 =
2gh =8m/s ,上式时间 t=
v 0
g =0.8s
水平方向:水平初速度为0,水平位移有x=
1
2
at 2 ,解得a=5m/s 2
小球在水平方向的加速度a=
F
q =
qE
m 得E=200N/C
故小球的初速度为8m/s,匀强电场的场强大小为200N/C.
(3)小球从O点落回到X轴时,由于对称性,水平位移为
x ′ =
1
2 a (2t
) 2 ,代入数据得
x ′ =6.4m,
电场力做的功为W=qE
x ′ =3.2
×10 -4 J,所以电势能减少了3.2×10 -4 J(或电势能改变量为-3.2
×10 -4 J).
故小球从O点抛出到落回X轴的过程中电势能减少了3.2
×10 -4 J.
1年前
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