Question

19．如圖所示，水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電粒子從A點(diǎn)以豎直向上的初速度開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)最高點(diǎn)B后回到與A在同一水平線上的C點(diǎn)，粒子從A到B過(guò)程中克服重力做功2.0J，電場(chǎng)力做功3.0J，則（　�。�

• A． 粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在C點(diǎn)多6.0J
• B． 粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)多1.0J
• C． 粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在C點(diǎn)多12.0J
• D． 粒子在C點(diǎn)的動(dòng)能為14.0J

Answer 1

分析 水平受Eq向右，一直做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直受mg向下，做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，互不影響．抓住豎直上升到最高點(diǎn)的時(shí)間等于從最高點(diǎn)落回拋出高度的時(shí)間．結(jié)合水平位移關(guān)系求出整個(gè)過(guò)程中電場(chǎng)力做功的大�。畯亩�通過(guò)動(dòng)能定理求出物體折回通過(guò)與A點(diǎn)在同一水平線上的C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大小，電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系，求電勢(shì)能；除重力做功外，其他力做功對(duì)應(yīng)機(jī)械能的變化．

解答 解：豎直方向：粒子做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁=$\frac{v}{g}$，
水平方向：粒子做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
水平位移：x₁=$\frac{1}{2}$ at${\;}_{1}^{2}$，
 上升的過(guò)程電場(chǎng)力做功：W₁=qEx₁
最高點(diǎn)時(shí)，豎直方向的速度為0，故小球的動(dòng)能與電場(chǎng)力做的功相等，即：W₁=3J
下降的過(guò)程中，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，與豎直上拋是對(duì)稱的所以下降的時(shí)間：t₂=t₁
水平方向的總位移：x₂=$\frac{1}{2}$a（t₁+t₂）²=4x₁
全過(guò)程中電場(chǎng)力做功：W₂=qEx₂=4qEx₁=4W₁=12J
全過(guò)程中，重力做功為0，根據(jù)動(dòng)能定理：W₂=E_K末-E_K初
所以：E_K末=E_K初+W₂=2+12=14J．
A、由電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系，粒子在A點(diǎn)的電勢(shì)能比在C點(diǎn)多12J，故A錯(cuò)誤
B、由動(dòng)能定理，-2+3=△E_k=1J，粒子在A點(diǎn)的動(dòng)能比在B點(diǎn)少1.0J，故B錯(cuò)誤
C、除重力做功外，其他力做功對(duì)應(yīng)機(jī)械能的變化，所以粒子在A點(diǎn)的機(jī)械能比在C點(diǎn)少12.0J，故C錯(cuò)誤
D、E_K末=E_K初+W₂=2+12=14J．故D正確
故選：D

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道小球在豎直方向和水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合等時(shí)性進(jìn)行求解，注意不一定求動(dòng)能就把速度求出來(lái)，有時(shí)只需要知道速度之比即可，難度適中．