Question

如圖所示的真空中，場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場，方向與豎直平面xOy平行且與豎直軸Oy負(fù)方向成θ=37°的夾角．帶電粒子以初速度v₀=7.5m/s，從原點(diǎn)O沿著Ox軸運(yùn)動(dòng)，達(dá)到A點(diǎn)時(shí)速度為0，此刻，勻強(qiáng)電場的方向突然變?yōu)樨Q直向下，而大小不變，粒子又運(yùn)動(dòng)了t₂=2s．（g=10m/s²）求：
（1）粒子的帶何種電荷、粒子到A點(diǎn)前作什么運(yùn)動(dòng)
（2）帶電粒子運(yùn)動(dòng)t₂后所在位置的坐標(biāo)．

Answer 1

解：（1）由于帶電粒子沿著Ox軸運(yùn)動(dòng)，根據(jù)受力分析知：粒子一定帶負(fù)電；
粒子前階段是沿著Ox軸作勻減速運(yùn)動(dòng)．
（2）前階段，根據(jù)受力分析圖知：
a₁==7.5m/s² ①
又據(jù) ②
x=s=3.75m
電場的方向改變后，粒子是沿著垂直O(jiān)x軸作豎直向上的勻加速運(yùn)動(dòng)．
a₂===2.5m/s² ③
=5m ④
帶電粒子的位置坐標(biāo)為（3.75m，5m）
答：（1）粒子的帶負(fù)電荷、粒子到A點(diǎn)前作勻減速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）帶電粒子運(yùn)動(dòng)t₂后所在位置的坐標(biāo)為（3.75m，5m）．
分析：（1）由于帶電粒子沿著Ox軸運(yùn)動(dòng)，末速度為零，故一定是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，故合力方向與速度方向相反；受力分析，受重力和電場力，根據(jù)平行四邊形定則確定電場力與重力的關(guān)系．
（2）求解出電場力后，根據(jù)牛頓第二定律求解出改變電場方向后的加速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列式求解．
點(diǎn)評：本題關(guān)鍵明確粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能夠結(jié)合曲線運(yùn)動(dòng)的條件、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律列式求解．