Question

真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場。在電場中，若將一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)中小球的速度與豎直方向夾角為37°（取sin37°=0.6，cos37°=0.8）。現(xiàn)將該小球從電場中某點(diǎn)以初速度v₀豎直向上拋出，重力加速度為g。求運(yùn)動(dòng)過程中（12分）
（1）小球受到的電場力的大小和方向；
（2）小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢能變化量；

Answer 1

（1）0.75mg方向水平向右（2）

（1）電場力的大小
F=qE=mgtan30°=0.75mg，方向水平向右   4分
（2）小球豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度為：
a_y=g                                 1分
水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度
a_x=qE/m=0.75g                        1分
小球上升到最高點(diǎn)的時(shí)間
t=v₀/g                                1分

此過程小球沿電場方向的位移
1分
電場力做功
                      2分
小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢能變化量
                        2分
本題考查的是靜電場基本性質(zhì)與力學(xué)綜合的問題，根據(jù)受力分析可計(jì)算小球所受電場力，再利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律和電場力做功可以計(jì)算出小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢能變化量。