Question

如圖所示，水平地面上方分布著水平向右的勻強(qiáng)電場．一“L”形的絕緣硬質(zhì)管豎直固定在勻強(qiáng)電場中．管的水平部分長為l₁=0.2m，離水平地面的距離為h=5.0m，豎直部分長為l₂=0.1m．一帶正電的小球從管的上端口A由靜止釋放，小球與管間摩擦不計(jì)且小球通過管的彎曲部分（長度極短可不計(jì)）時(shí)沒有能量損失，小球在電場中受到的靜電力大小為重力的一半，求：
（1）小球運(yùn)動到管口B時(shí)的速度大小；
（2）小球著地點(diǎn)與管的下端口B的水平距離．（g=10m/s²）．

Answer 1

（1）在小球從A運(yùn)動到B的過程中，對小球由動能定理有：

1

2

mv_B²-0=mgl₂+F_電l₁，①
由于小球在電場中受到的靜電力大小為重力的一半，即 F_電=

1

2

mg      ②
代入數(shù)據(jù)可得：v_B=2.0m/s③
小球運(yùn)動到管口B時(shí)的速度大小為2.0m/s．
（2）小球離開B點(diǎn)后，設(shè)水平方向的加速度為a，位移為s，在空中運(yùn)動的時(shí)間為t，
水平方向有：a=

g

2

，④
s=v_Bt+

1

2

at²，⑤
豎直方向有：h=

1

2

gt²，⑥
由③～⑥式，并代入數(shù)據(jù)可得：s=4.5m．
故小球著地點(diǎn)與管的下端口B的水平距離為4.5m．