题目

题型：专项题难度：来源：

如图所示，在竖直平面内建立xOy直角坐标系，Oy方向竖直向上。已知该平面内存在沿x轴负方向的区域足够大的匀强电场，现有一个带电量为2.5×10^-4 C的小球从坐标原点O沿y轴正方向以0.4 kg·m/s的初动量竖直向上抛出，它到达的最高位置为图中的Q点，不计空气阻力，g取10 m/s²。求：
(1)小球带何种电荷？
(2)匀强电场的电场强度大小；
(3)小球从O点抛出到落回x轴的过程中电势能的改变量。

答案

解：(1)小球带负电
(2)小球在y方向做竖直上抛运动，在x方向做初速度为零的匀加速运动，最高点Q的坐标为(1.6m，3.2m)，v₀²=2gy ①
代入数据得v₀=8 m/s
由初动量p=mv₀ ②
解得m=0.05 kg
又x= ③
 ④
由③④代入数据得E=1×10³ N/C
(3)由④式可得上升段时间为t=0.8 s，所以全过程时间为t"=2t=1.6 s
代入③式可得x方向发生的位移为x=6.4 m
由于电场力做正功，所以电势能减少，减少量为△E=qEx=1.6 J