Question

如圖所示，y軸在豎直方向，x軸在水平方向，一質(zhì)量為m，帶電量為q的小球在座標(biāo)為（0，0.3）A點(diǎn)以初速度v₀平行于x軸正方向射入電場(chǎng)中，在y＞0，x＞0的空間存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E₁，在y＜0，x＞0的空間存在沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)E₂，其中m=0.1kg，q=+1.0×10^-3C，v₀=2m/s，E₁=10³N/C，E₂=

3

×103N/C，重力加速度g=10m/s²，求：
（1）小球到達(dá)x軸上的速度；（2）小球回到y(tǒng)軸時(shí)的座標(biāo)．

Answer 1

（1）小球做類平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)在豎直方向加速度為a₁，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，未速度為v，v與x軸正方向夾角α
由牛頓第二定律，則有：F₁=Eq+mg=ma₁
位移與時(shí)間關(guān)系，h₁=

1

2

a1

t

21

速度與時(shí)間關(guān)系，v_y=a₁t₁
因v₀=2m/s
則有，v=

v 20 + v 2y

所以tanα=

vy

v0

由以上各式得v=4m/s，α=60°
（2）由受力分析可知小球再次做類平拋運(yùn)動(dòng)，
設(shè)運(yùn)動(dòng)的加速度為a₂，x₁為第一次水平方向的位移，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示：

則有，a₂=

(qE2)2+(mg)2

m

且s₀=

x1

cos30°

又x₁=v₀t₁
所以s₀+

s

2

=

1

2

a₂

t

22

解

3

2

s=4t²
且y=s+x₁tan30°
由以上各式可解得：y=1.8m
則y由上的坐標(biāo)為：（0，-1.8 ）
答：（1）小球到達(dá)x軸上的速度大小4m/s，與x軸正方向夾角為60°；
（2）小球回到y(tǒng)軸時(shí)的坐標(biāo)：（0，-1.8 ）．