如图,在足够大的真空空间中,存在水平向右的匀强电场,若用绝缘细线将质量为m的带正电小球悬挂在电场中,静止时细线与竖直方向
来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/08 12:40:49
如图,在足够大的真空空间中,存在水平向右的匀强电场,若用绝缘细线将质量为m的带正电小球悬挂在电场中,静止时细线与竖直方向夹角θ=37°.撤去细线,现将该小球从电场中的A点竖直向上抛出,抛出的初速度大小为v0,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小球在电场内运动过程中的最小速率.
(2)小球从抛出至达到最小速率的过程中,电场力对小球做的功.
(1)小球在电场内运动过程中的最小速率.
(2)小球从抛出至达到最小速率的过程中,电场力对小球做的功.
(1)小球静止在电场中时,根据力的平衡条件qE=mgtan37°=
3
4mg 小球被抛出以后,受到重力和电场力的共同作用,沿重力方向的分运动是匀减速运动,加速度为g,设t时刻的速度为v1;沿电场方向的分运动是初速度为0的匀加速运动,设加速度为a,t时刻的速度为v2,则有
v1=v0-gt,v2=at和a=
3
4 g
小球t时刻的速度大小为v=
v21+
v22
由以上各式得出:
25
16g2t2-2v0gt+(v02-v2)=0
解得v的最小值为vmin=
3
5v0
vmin的方向与电场力和重力的合力方向垂直,即与电场的方向夹角为37°.
(2)小球沿电场方向的位移为sE=
v22
2a
而小球在到达最小速度时,沿电场方向的速度为v2=vmincos37°
得小球沿电场方向的位移为sE=
96
v20
625g,
电场力做功为WE=qE•sE=
72m
v20
625
答:(1)小球在电场内运动过程中的最小速率
3v0
5.
(2)小球从抛出至达到最小速率的过程中,电场力对小球做的功
72m
v20
625
3
4mg 小球被抛出以后,受到重力和电场力的共同作用,沿重力方向的分运动是匀减速运动,加速度为g,设t时刻的速度为v1;沿电场方向的分运动是初速度为0的匀加速运动,设加速度为a,t时刻的速度为v2,则有
v1=v0-gt,v2=at和a=
3
4 g
小球t时刻的速度大小为v=
v21+
v22
由以上各式得出:
25
16g2t2-2v0gt+(v02-v2)=0
解得v的最小值为vmin=
3
5v0
vmin的方向与电场力和重力的合力方向垂直,即与电场的方向夹角为37°.
(2)小球沿电场方向的位移为sE=
v22
2a
而小球在到达最小速度时,沿电场方向的速度为v2=vmincos37°
得小球沿电场方向的位移为sE=
96
v20
625g,
电场力做功为WE=qE•sE=
72m
v20
625
答:(1)小球在电场内运动过程中的最小速率
3v0
5.
(2)小球从抛出至达到最小速率的过程中,电场力对小球做的功
72m
v20
625
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