解题思路:(1)分析物体的受力情况和运动情况:物体在ABFE区域所受电场力和所受重力大小相等,做匀速直线运动.进入BCGF后,受力竖直向下的重力和竖直向上的电场力,做类平抛运动.根据物体到达Q的速度大小和方向,分析物体进入CDHG的运动情况.在BCDF区域,物体做类平抛运动,水平位移为L,竖直位移为[L/2].根据牛顿第二定律求出加速度,运用运动的分解方法,求出初速度.
(2)物体在ABFE区域做匀速直线运动,根据位移和初速度求出时间;在BCGF区域,物体做类平抛运动,求出物体到达Q速度大小和方向,物体进入CDHG区域,做匀加速直线运动,由牛顿第二定律和位移公式结合求出时间,再求出总时间.
(3)物体从DH边界射出时横坐标为3L.根据物体在三个区域内竖直方向的偏移量,求出纵坐标.
设三个区域的电场强度大小依次为2E、E、2E,物体在三个区域运动的时间分别t1、t2、t3.
(1)在BCDF,对物体进行受力分析,由牛顿第二定律得
mg-qE=ma2,而2qE=mg
得a2=[g/2]
在水平方向有:L=v0t
在竖直方向有:[L/2=
1
2a2
t22]
解得,v0=
gL
2,t2=
2L
g
(2)在ABEF区域.对物体进行受力分析,在竖直方向有:2qE=mg
物体做匀速直线运动,v0=
gL
2,t1=t2=
2L
g
在BCGF区域,物体做类平抛运动,v0=
gL
2,t2=
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;电场强度.
考点点评: 此题是带电体在电场和重力场的复合场中运动的问题,关键是分析物体的受力情况和运动情况.类平抛运动运用运动的合成与分解的方法研究,匀加速直线运动根据牛顿定律和运动学公式结合研究.