Question

如圖所示，在豎直平面內(nèi)建立xOy直角坐標(biāo)系，Oy表示豎直向上的方向。已知該平面內(nèi)存在沿x軸負(fù)方向的區(qū)域足夠大的勻強(qiáng)電場，現(xiàn)有一個帶電量為2.5×10^-4C，質(zhì)量為0.5kg 的小球從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸正方向以一定的初速度豎直向上拋出，它到達(dá)的最高點(diǎn)位置為圖中的Q點(diǎn)，不計空氣阻力，g取10 m/s²。試分析求解：

(1) 小球帶何種電荷；
(2) 該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大�。�
(3) 小球從O點(diǎn)拋出到落回x軸的過程中電勢能的改變量；
(4) 小球落回x軸時的動能。

Answer 1

（1）負(fù)電（2）10⁴V/m（3）電勢能減少了16J（4）32J

試題分析：（1）小球帶負(fù)電。
（2）小球在y軸方向上做豎直上拋運(yùn)動，設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)所用的時間為t₁，上升的高度為h，電場強(qiáng)度為E

在x軸方向上，小球做勻加速運(yùn)動，水平方向上的位移
小球的加速度a

聯(lián)立以上各式，根據(jù)圖像的數(shù)據(jù)可得，電場強(qiáng)度E=10⁴V/m
（3）小球在運(yùn)動的過程中總時間t₂=2t₁
小球在x軸運(yùn)動的位移 
電場力做的功 
聯(lián)立以上各式可得 W=16J
在整個過程中小球的電勢能減少了16J
（4）小球拋出時的速度v₀ 

v₀=8m/s
小球落回拋出點(diǎn)時沿x軸方向的速度v^‘

v^‘=8m/s
小球落回x軸的動能 =32J