Question

(2009·江蘇淮安市二月四校聯(lián)考)在足夠大的絕緣光滑水平面上有一質(zhì)量m＝1.0×10－3kg、帶電量q＝1.0×10－10C的帶正電的小球，靜止在O點(diǎn)．以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系xOy.在t0＝0時(shí)突然加一沿x軸正方向、大小E1＝2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球開始運(yùn)動(dòng)．在t1＝1.0s時(shí)，所加的電場(chǎng)突然變?yōu)檠貀軸正方向、大小E2＝2.0×106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)．在t2＝2.0s時(shí)所加電場(chǎng)又突然變?yōu)榱硪粋�(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)E3，使小球在此電場(chǎng)作用下在t3＝4.0s時(shí)速度變?yōu)榱悖�求�?/p>

(1)在t1＝1.0s時(shí)小球的速度v1的大小；

(2)在t2＝2.0s時(shí)小球的位置坐標(biāo)x2、y2；

(3)勻強(qiáng)電場(chǎng)E3的大小；

(4)請(qǐng)?jiān)谌鐖D所示的坐標(biāo)系中繪出該小球在這4s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡．

 

Answer 1

　(1)0.2m/s　(2)(0.3,0.1)　(3)1.4×106V/m　(4)見解析圖

解析:　(1)0～1s對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得：

qE1＝ma1

解得小球的加速度為：a1＝qE1/m＝0.2m/s2

小球在t1＝1.0s時(shí)的速度大小為：

v1＝a1t1＝0.2×1m/s＝0.2m/s

(2)小球在t1＝1.0s時(shí)的位置坐標(biāo)為：

x1＝a1t＝×0.2×1.02m＝0.1m

在1.0s～2.0s內(nèi)對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得：qE2＝ma2

解得小球的加速度為：a2＝qE2/m＝0.2m/s2

在t2＝2.0s時(shí)小球的位置坐標(biāo)為：

x2＝x1＋v1(t2－t1)＝0.1m＋0.2×1.0m＝0.3m

y2＝a2(t2－t1)2＝×0.2×1.02m＝0.1m

設(shè)在t2＝2.0s時(shí)小球的速度為v2，則有：

v＝v＋(at2)2

解得：v2＝v1＝×0.2m/s＝0.28m/s

(3)2.0s～0.4s內(nèi)對(duì)小球應(yīng)用牛頓第二定律得：

qE3＝ma3

小球在4.0s時(shí)速度減為零，說(shuō)明小球做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：

v4＝v2－a3t3

聯(lián)立解得勻強(qiáng)電場(chǎng)E3的大小為：

E3＝1.4×106V/m

(4)小球在這4s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．