如图所示,真空中一质量为m,带电量为-q的液滴以初速度为v0,仰角α射入匀强电场中以后,做直线运动

如图所示,真空中一质量为m,带电量为-q的液滴以初速度为v0,仰角α射入匀强电场中以后,做直线运动
求:(1)所需电场的最小场强的大小,方向.
(2)若要使液滴的加速度最小,求所加的电场场强大小和方向.
(3)如果加一水平方向的匀强电场,使液滴还是做如图所示的直线运动,则求液滴向上运动离开出发点的最远距离以及在这个过程中电场力做的功.
卿卿平身 1年前 已收到1个回答 举报

雨后随缘 春芽

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解题思路:(1)若液滴做直线运动,则重力与电场力的合力与初速度在一条直线上,根据三角形定则和几何知识分析何时电场力最小,从而场强的最小值和方向.
(2)若要使液滴的加速度最小,即为零,液滴所受电场力与重力的合力为零.
(3)根据牛到第二定律求出匀减速直线运动的加速度,结合速度位移公式求出速度减为零的距离,即离开出发点的最远距离.根据功的公式求出电场力做功的大小.

(1)若液滴做直线运动,则重力与电场力的合力与初速度在一条直线上,由矢量三角形合成法则知,当qE垂直于合力时场强最小,如图:

由几何知识知:qE=mgcosα
得:E=[mgcosα/q],
电场力方向垂直于速度向上,则电场线方向垂直v0向右下方.
(2)若要使液滴的加速度最小,即为零,液滴所受电场力与重力的合力为零:qE=mg
得:E=[mg/q],方向竖直向下.
(3)电场为水平方向,物体做直线运动,知合力的方向与速度方向在同一条直线上,
根据牛顿第二定律得,加速度大小a=[g/sinα],
则最大距离s=
v02
2a=
v02sinα
2g.
该过程中电场力做功W=−qE•s•cosα=mgcotα
v02sinα
2gcosα=-
mv02cos2α
2.

答:(1)所需电场的最小场强的大小为[mgcosα/q],方向垂直v0向右下方.
(2)若要使液滴的加速度最小,所加的电场场强大小为[mg/q],方向竖直向下.
(3)液滴向上运动离开出发点的最远距离为
v02sinα
2g,电场力做功为
mv02cos2α
2.

点评:
本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.

考点点评: 本题关键要能由运动情况来确定受力情况,掌握物体做直线运动的条件,熟练运用三角形定则进行分析.

1年前

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