解题思路:从题中v-t图象提供信息可知粒子的运动规律,从图象中可知得出加速度;由牛顿第二定律可以求出电场强度;根据U=Ed可以求出电容器的电压;根据
电容C=[Q/U]可以求电容,由动量定恒及能量守恒可以求电容器及底座总质量等.
答案有多种
(1)从题中v-t图象提供信息可知,弹丸在电容器内两平行板间电场力作用下先做匀减速直线运动,速度减为零后,再向右做匀加速直线运动,在t1时刻刚好离开电容器,做匀速运动,速度为v1.
从图象可得弹丸的加速度大小为:a=
v0+v1
t1
(2)设电场强度为E,由牛顿定律得qE=ma
解得:E=
m(v0+v1)
qt1
(3)电容器电压U=Ed=
m(v0+v1)
qt1d
(4)电容器的电容C=[Q/U]=
qQt1
m(v0+v1)d
(5)设电容器最后速度为v,电容器及底座总质量为M,
由动量定恒:m v0=M v-m v1
能量守恒:[1/2m
v20=
1
2MV2+
1
2m
v21]
解得:电容器及底座总质量为M=
m(v0+v1)
v0−v1
(6)弹丸及电容器组成的系统在整个运动过程中,能量守恒:
弹丸及电容器的总能量E0=[1/2m
v20]
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: 本题是开放题,答案较多,关键抓住粒子的运动规律进行求解,难度适中.