真空中存在空間范圍足夠大的、水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)。在電場(chǎng)中,若將一個(gè)質(zhì)量為m、帶正電的小球由靜止釋放后小球的運(yùn)動(dòng)速度與豎直方向夾角為37°(取),F(xiàn)將該小球從該電場(chǎng)中某點(diǎn)以初速度豎直向上拋出。求拋出之后小球的運(yùn)動(dòng)過程中:
(1)小球受到的電場(chǎng)力的大小及方向;
(2)小球從拋出點(diǎn)至最高點(diǎn)的電勢(shì)能變化量;
(3)小球的最小動(dòng)量的大小及方向。
(1)mg 水平向右 (2) (3) 方向與電場(chǎng)力方向夾角為37°斜向上。
【解析】(1)根據(jù)題設(shè)條件,電場(chǎng)力大小
電場(chǎng)力的方向水平向右。
(2)小球沿豎直方向做勻減速運(yùn)動(dòng),速度為
沿水平方向做初速度為0的勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為ax
小球上升到最高點(diǎn)的時(shí)間此過程小球沿電場(chǎng)方向位移
電場(chǎng)力做功W= 小球上升到最高點(diǎn)的過程中,電勢(shì)能減少
(3)水平速度,豎直速度 故小球的速度
由以上各式得出
解得當(dāng)
此時(shí)·,即與電場(chǎng)方向夾角為37°斜向上
小球動(dòng)量的最小值為 最小動(dòng)量的方向與電場(chǎng)方向夾角為37°,斜向上。
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