如图所示,真空中一质量为m,带电量为-q的液滴以初速度为v0,仰角α射入匀强电场中以后,做直线运动

1个回答

  • 解题思路:(1)若液滴做直线运动,则重力与电场力的合力与初速度在一条直线上,根据三角形定则和几何知识分析何时电场力最小,从而场强的最小值和方向.

    (2)若要使液滴的加速度最小,即为零,液滴所受电场力与重力的合力为零.

    (3)根据牛到第二定律求出匀减速直线运动的加速度,结合速度位移公式求出速度减为零的距离,即离开出发点的最远距离.根据功的公式求出电场力做功的大小.

    (1)若液滴做直线运动,则重力与电场力的合力与初速度在一条直线上,由矢量三角形合成法则知,当qE垂直于合力时场强最小,如图:

    由几何知识知:qE=mgcosα

    得:E=[mgcosα/q],

    电场力方向垂直于速度向上,则电场线方向垂直v0向右下方.

    (2)若要使液滴的加速度最小,即为零,液滴所受电场力与重力的合力为零:qE=mg

    得:E=[mg/q],方向竖直向下.

    (3)电场为水平方向,物体做直线运动,知合力的方向与速度方向在同一条直线上,

    根据牛顿第二定律得,加速度大小a=[g/sinα],

    则最大距离s=

    v02

    2a=

    v02sinα

    2g.

    该过程中电场力做功W=−qE•s•cosα=mgcotα

    v02sinα

    2gcosα=-

    mv02cos2α

    2.

    答:(1)所需电场的最小场强的大小为[mgcosα/q],方向垂直v0向右下方.

    (2)若要使液滴的加速度最小,所加的电场场强大小为[mg/q],方向竖直向下.

    (3)液滴向上运动离开出发点的最远距离为

    v02sinα

    2g,电场力做功为

    mv02cos2α

    2.

    点评:

    本题考点: 匀强电场中电势差和电场强度的关系.

    考点点评: 本题关键要能由运动情况来确定受力情况,掌握物体做直线运动的条件,熟练运用三角形定则进行分析.

相关问题