解题思路:带电小球被抛出后,在重力作用下做平抛运动,然后进入匀强电场中,由于是直线运动,且在重力与电场力共同作用下,因此加速度方向与速度方向共线,则做匀加速直线运动.从而可确定带电小球的电性.
带电小球在电场中做直线运动,则电场力与重力的关系可由L与板间宽度d来表示;由于进入电场前做平抛运动,则有两分速度与两方向位移关系.再由U=Ed可求出M、N两板间的电势差.
(1)当带电小球以一定速度进入匀强电场后,由于做直线运动,所以加速度与速度方向共线,由重力方向决定加速度方向一定与速度方向相同,即带电小球做匀加速直线运动.
(2)带电小球在电场中做直线运动,则电场力与重力的关系可由L与板间宽度d来表示为:[qE/mg=
d
L] (1)
带电小球进入电场之前做平抛运动,令水平位移为x,
则有:
x
2
h=
d
L (2)
而x=v0t (3)
竖直方向自由落体,所以h=[1/2gt2(4)
所以x=0.2v0(5)
由上五式可得U=Ed=
mgd2
qL=
mg(
0.2Lv0
2h)2
qL]
因为:
1
2m
v20=8×10−3J,L=0.15m,h=0.2m,q=4×10-6C
可得:U=750V
答:(1)说明小球从A到B的带电小球做匀加速直线运动;
(2)则M、N两板间的电势差为750V.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;平抛运动.
考点点评: 考查了平抛运动规律、牛顿运动定律,并由几何关系得出力与力之比等于速度与速度之比.题中虽没有告知质量,但巧用了初动能,这是本题的突破口.