如图所示,虚线MN下方存在竖直向上的匀强电场,场强E=2×103V/m,电场区域上方有一竖直放置长为l=0.5m的轻质绝

1个回答

  • 解题思路:1、小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,运用牛顿第二定律2mg+q2E=2ma,代入数据计算可解得小球B刚进入匀强电场后的加速度大小.

    2、分两个阶段研究,第一阶段:B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,则有h=[1/2]gt12,代入数据可解得时间t1和B球进入电场瞬间速度v1=gt1

    第二阶段:从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,则有l=v1t2+[1/2]at22,代入数据可解得t2

    所以,从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间为t=t1+t2

    3、A、B球整体从开始运动到达最低点过程中,运用动能定理2mg(h+s)+q2Es-q1E(s-l)=0,代入数据可解得小球B向下运动离M、N的最大距离s.

    (1)小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,做加速度为a的匀加速运动,由牛顿第二定律:

    2mg+q2E=2ma

    解得a=g+

    q2E

    2m=15 m/s2

    (2)B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,时间为t1,则有h=[1/2]gt12

    解得:t1=0.1 s

    B球进入电场瞬间速度:v1=gt1=1 m/s

    从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,时间为t2,则有l=v1t2+[1/2]at22

    解方程得:t2=0.2 s

    从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间

    t=t1+t2=0.3 s.

    (3)设小球B向下运动离MN最大距离为s,A、B球整体从开始运动到达最低点过程中,由动能定理得:

    2mg(h+s)+q2Es-q1E(s-l)=0

    解得:s=1.3m.

    答:(1)小球B刚进入匀强电场后的加速度大小为15m/s.

    (2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间0.3s.

    (3)小球B向下运动离M、N的最大距离1.3m.

    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.

    考点点评: 本题有一定的难度,要注意受力的变化导致加速度变化,运动过程要分析清楚,分阶段计算,比较好.