由牛顿定律得知,在匀强电场中小球加速度的大小为:
a=
代入数值得:
a=
=0.20m/s ①
当场强沿x正方向时,经过1秒钟小球的速度大小为:
vx=at=0.20×1.0=0.20m
/s ②
速度的方向沿x轴正方向.小球沿x轴方向移动的距离:
x1=
=0.10m ③
在第2秒内,电场方向沿y轴正方向,故小球在x方向做速度为vx的匀速运动,在y方向做初速为零的匀加速运动.沿x方向移动的距离: △
x2=
vxt=0.20m ④
沿y方向移动的距离: =
=0.10m ⑤
故在第2秒末小球到达的位置坐标:
x2=△
x1+△
x2=0.30m ⑥
y
2=△
y=0.10m ⑦
在第2秒末小球在x方向的分速度仍为
vx,在
y方向的分速度:
y=
at=0.20×1.0=0.20m
/s ⑧
由上可知,此时运动方向与x轴成45°角.要使小球速度能变为零,则在第3秒内所加匀强电场的方向必须与此方向相反,即指向第三象限,与x轴成225°角.
在第3秒内,设在电场作用下小球加速度的
x分量和
y分量分别为
ax、
ay,则:
ax=
=0.20m/s
2 ⑨
ay=
=0.20m/s
2 ⑩
在第3秒末小球到达的位置坐标为:
x3=
y2+
vxt-
=0.40m 11
y3=
y2+
vyt-
=0.20m 12