如图两块平行金属板M、N竖直放置,两板间电势差U=1.5×103 V.现将质量m=1×10-2 kg

1个回答

  • 解题思路:小球在进入电场前做平抛运动,根据高度求出竖直分速度的大小,结合平行四边形定则求出小球到达M板上端的速度大小以及方向.抓住小球在电场中做直线运动,合力的方向与速度的方向在同一条直线上,根据电场力的大小,结合电势差和d的关系求求出M、N板的间距,从而得出L的长度.

    (1)小球到达M板上端时,竖直分速度vy=

    2gh=

    2×10×0.2m/s=2m/s

    根据平行四边形定则可得,小球到达M板上端的速度v=

    v02+vy2=

    16+4=2

    5m/s,

    速度方向与水平方向的夹角的正切值tanθ=

    vy

    v0=

    1

    2.

    (2)因为小球在电场中做直线运动,可知合力的方向与速度的方向在同一条直线上,有

    tanθ=

    mg

    qE=0.5,解得电场强度E=[2mg/q=

    2××10−2×10

    4×10−5V/m=5000V/m.

    则M、N间距 d=

    U

    E=

    1500

    5000=0.3m.

    由数学知识可得,L=dtanθ=0.3×0.5m=0.15m.

    答:(1)小球到达M板上端时的速度大小为2

    5]m/s,方向与水平方向夹角的正切值为0.5.

    (2)M、N两板间距d为0.3m,落点B距N板上端距离L为0.15m.

    点评:

    本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系;平抛运动.

    考点点评: 解决本题的关键知道小球先做平抛运动,再做匀加速直线运动,知道在电场中所受的电场力和重力的合力与速度的方向共线.