Question

2．如圖所示，空間存在一勻強(qiáng)電場，其方向與水平方向間的夾角為30°，AB與電場垂直，一質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電小球以初速度v₀從A點(diǎn)水平向右拋出，經(jīng)過時(shí)間t小球落在C點(diǎn)，速度大小仍是v₀，且AB=BC，則下列說法中正確的是（　　）

• A． 電場力與重力合力方向垂直于AC方向
• B． 電場強(qiáng)度大小為E=$\frac{mg}{q}$
• C． 小球下落高度$\frac{3}{4}$gt²
• D． 此過程增加的電勢能等于$\frac{1}{2}$mg²t²

Answer 1

分析 本題要注意分析小球受力情況，明確重力及電場力做功情況，再由電場線利用好幾何關(guān)系確定小球的高度變化；要注意采用運(yùn)動(dòng)的合成與分析知識(shí)．

解答 解：AB、小球在下落過程中初末動(dòng)能不變，由動(dòng)能定理可知，mgABsin60°-EqBCsin60°=0
解得：E=$\frac{mg}{q}$；由題意可知，小球在下落過程中初末動(dòng)能不變，根據(jù)動(dòng)能定理，合力做功為0，而重力做正功，則電場力做負(fù)功，而小球帶正電，故電場線應(yīng)斜向下，根據(jù)幾何關(guān)系知電場力與重力的合力與與AC垂直；故A正確；故B正確；
C、將電場力分解為沿水平方向和豎直方向，則有豎直分量中產(chǎn)生的電場力F=E′q=mgcos60°=$\frac{mg}{2}$；則物體在豎直方向上的合力F合=$\frac{mg}{2}+mg=\frac{3}{2}mg$；，則由牛頓第二定律可知，豎直方向上的分加速度a_y=$\frac{3}{2}g$；則下落高度h=$\frac{1}{2}{a}_{y}^{\;}{t}_{\;}^{2}=\frac{3}{4}g{t}_{\;}^{2}$；故C正確；
D、此過程中電場力做負(fù)功，電勢能增加，由幾何關(guān)系可知，小球在沿電場線的方向上的位移x=$\frac{3g{t}_{\;}^{2}}{4}$；則電勢能的增加量E=Eqx=$\frac{3m{g}_{\;}^{2}{t}_{\;}^{2}}{4}$；故D錯(cuò)誤；

故選：ABC．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查帶電粒子在電場與重力場中的運(yùn)動(dòng)，要注意明確運(yùn)動(dòng)的合成與分解的應(yīng)用，同時(shí)明確幾何關(guān)系的應(yīng)用．