如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场),现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20c

◎ 题目

如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场),现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20cm的地方以初速度v0=4m/s水平抛出,小球恰好从左板的上边缘进入电场,在两板间沿直线运动,从右板的下边缘飞出电场,求:
(1)金属板的长度L.
(2)小球飞出电场时的动能Ek
魔方格

◎ 答案

(1)小球未进电场前做平抛运动,则小球到达左板上边缘时的竖直分速度:vy=

2gh
=2m/s

设小球此时速度方向与竖直方向之间的夹角为θ,则:tanθ=
v0
vy
=2

小球在电场中沿直线运动,所受合力方向与运动方向相同,设板间距为d,
则:tanθ=
qE
mg
=
qU
mgd

L=
d
tanθ
解得 L=
qU
mgtan2θ
=0.15m

(2)根据动能定理得:
进入电场前:mgh=
1
2
m
v21
-
1
2
m
v20

电场中运动过程:qU+mgL=Ek-
1
2
m
v21

解得  Ek=0.175J 
答:
(1)金属板的长度L=0.15m.
(2)小球飞出电场时的动能Ek=0.175J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两块平行金属板竖直放置,两板间的电势差U=1.5×103V(仅在两板间有电场),现将一质量m=1×10-2kg、电荷量q=4×10-5C的带电小球从两板的左上方距两板上端的高度h=20c…”主要考查了你对  【力的合成】,【力的分解】,【牛顿第二定律】,【带电粒子在电场中运动的综合应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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