Question

如圖所示，在豎直平面內建立xOy直角坐標系，Oy表示豎直向上的方向，已知該平面內沿x
軸負方向足夠大的區域存在勻強電場，現有一個質量為0.5kg，帶電荷量為2.5×10^-4C的小球從坐標原點O沿y軸正方向以某一初速度豎直向上拋出，它到達的最高點位置為圖中Q點，不計空氣阻力，g取10m/s²．
（1）指出小球帶何種電荷；
（2）求勻強電場的電場強度大小；
（3）求小球從O點拋出到落回x軸的過程中電勢能的改變量．

Answer 1

分析：（1）根據小球沿x軸方向的位移方向確定小球的電性．
（2）由圖讀出小球的豎直位移大小和水平位移大小．將小球的運動分解為豎直方向和水平方向：豎直方向小球做豎直上拋運動，水平方向小球做勻加速直線運動．由豎直位移求出時間．根據水平位移和時間，求出加速度，由牛頓第二定律求解電場強度．
（3）電勢能的減少量等于電場力做的功．

解答：解：（1）由圖看出，小球沿x軸方向的位移向右，勻強電場方向沿x軸負方向，所以小球帶負電．
（2）y方向：y=

1

2

gt2
x方向x=

1

2

?

Eq

m

t2
x，y坐標為x=1.6m，y=3.2m
解得E=10⁴N/C
（3）因落回用時與上升相等，
故落回x'=4x=6.4m
則W_電=E?q?x'=16J
電勢能減少16J
答：（1）小球帶負電；
（2）勻強電場的電場強度大小為10⁴N/C；
（3）小球從O點拋出到落回x軸的過程中電勢能減少了16J．

點評：本題帶電物體在重力場與電場的復合場中運動問題，由于兩個力都是恒力，采用運動的分解進行處理是常用的方法．