解题思路:分析小球的运动情况:小球先沿x轴正方向做匀加速直线运动,然后做类平抛运动,加速度沿y轴正方向,最后刚好到达P点,根据匀变速直线运动、平抛运动的基本功公式即可求解.
由牛顿运动定律得,在匀强电场中小球加速度的大小为:a=[qE/m]
代人数值得:a=0.20 m/s2
当场强沿x正方向时,经过时间t小球的速度大小为vx=at
小球沿x轴方向移动的距离x1=
1
2at2
电场方向改为沿y轴正方向后的时间T内,小球在x方向做速度为vx的匀速运动,在y方向做初速为零的匀加速直线运动.
沿x方向移动的距离:x=vxT+x1=0.30 m
沿y方向移动的距离:y=
1
2aT2=0.10 m
由以上各式解得t=1 sT=1s
vx=0.2 m/s
到P点时小球在x方向的分速度仍为vx,在y方向的分速度
vy=aT=0.20 m/s
由上可知,此时运动方向与x轴成45°角,速度大小为0.28 m/s
答:(1)电场改变方向前经过的时间为1s;
(2)带正电小球到达P点时的速度大小为0.28 m/s,方向与x轴成45°角.
点评:
本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
考点点评: 本题考查运用牛顿第二定律和运动学公式分析和处理动力学问题,要通过计算进行分析.类平抛运动运用运动的合成与分解的方法研究.