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必修3 第九章 静电场及其应用
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静电场及其应用单元测试
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使用次数:117
更新时间:2021-07-14
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1.

在光滑水平面上有一质量m10×10-3kg电量q10×10-10C的带正电小球,静止在O点以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系Oxr现突然加一沿x轴正方向,场强大小E20×106vm的匀强电场,使小球开始运动经过10s,所加电场突然变为沿y轴正方向,场强大小仍为E20×106V/m的匀强电场再经过10s,所加电场又突然变为另一个匀强电场,使小球在此电场作用下经10s速度变为零。

求此电场的方向及速度变为零时小球的位置。

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题型:计算题
知识点:静电场及其应用单元测试
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【答案】

解:

由牛顿定律得知,在匀强电场中小球加速度的大小为:a=qE/m

代人数值得:a=10×10-10×20×106/10×10-3=020m/s2

当场强沿x正方向时,经过1秒钟小球的速度大小为

Vx=at=020×10=020m/s         

速度的方向沿X轴正方向,小球沿x轴方向移动的距离

x1=1/2at2=1/2×020×102=010m

在第2秒内,电场方向沿y轴正方向,故小球在x方向做速度为Vx的匀速运动,在y方向做初速为零的匀加速运动,沿x方向移动的距离:△x2=Vxt=020m                 

沿y方向移动的距离:△y=1/2at2=1/2×020×102=010m  

故在第2秒末小球到达的位置坐标

x2=x1+x2=030m               

y2=△y=010m                   

在第2秒末小球在x方向的分速度仍为Vx,在y方向的分速度

Vy=at=020×10 =020m/s          

由上可知,此时运动方向与x轴成45。角。要使小球速度能变为零,则在第3秒内所加匀强电场的方向必须与此方向相反,即指向第三象限,与x轴成2250角。

在第3秒内,设在电场作用下小球加速度的x分量和y分量分别为ax, ay,

ax=Vx/s=020m/s2

ay=Vy/t=020m/s2                  

在第3秒未小球到达的位置坐标为

x3=x2+Vxt-1/2axt2=040m            

y3=y2+Vyt-1/2ayt2=020m            

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