板長爲L的平行金屬板與水平面成θ角放置,板間有勻強電場.一個帶負電、電量爲q、質量爲m的液滴,以速度v0垂直於電場方向射
題目:
板長爲L的平行金屬板與水平面成θ角放置,板間有勻強電場.一個帶負電、電量爲q、質量爲m的液滴,以速度v0垂直於電場方向射入兩板間,如圖所示,射入後液滴沿直線運動,兩極板間的電場強度E= ___ .液滴離開電場時的速度爲 ___ .(液滴的運動方向沒有改變)
解答:
由題液滴做直線運動,則電場力方向應垂直於虛線向上,液滴所受的合力方向沿虛線向下,如圖所示,液滴做勻減速直線運動,則:
qE=mgcosθ
解得:
E=
mgcosθ
q
因電場力與位移方向垂直,不做功,故電勢能不變;
根據動能定理,液滴離開電場時動能爲:
1
2mv2=
1
2m
v20+mgLsinθ
液滴離開電場時的速度爲:v=
v20-2gLsinθ
故答案爲:
mgcosθ
q,
v20-2gLsinθ
試題解析:
粒子在電場中受到重力和電場力作用,重力方向豎直向下,電場力方向垂直於兩極板,兩個力不在同一條直線上,故合力不爲零,物體沿直線運動,所以合力方向必定與物體的運動方向同向或者反向,很明顯在這合力應與物體的運動方向反向.電場力方向應垂直於虛線向上,此過程中電場力不做功,由平行四邊形定則求解電場力,得到電場強度;由動能定理可知,動能的增量等於重力做功.
名師點評:
本題考點: 帶電粒子在混合場中的運動.
考點點評: 本題是帶電體在複合場中運動的類型,分析液滴的受力情況,確定電場力的方向是解題的關鍵,要緊扣直線運動的條件進行分析.
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