Question

【題目】如圖所示，在坐標(biāo)系xOy中，x軸水平向右，y軸豎直向下，在區(qū)域內(nèi)存在與x軸平行的勻強(qiáng)電場未畫出，一帶正電小球，電荷量為q，從原點O水平拋出，再從A點進(jìn)入電場區(qū)域，并從C點離開，其運動的軌跡如圖所示，B點是小球在電場中向右運動的最遠(yuǎn)點，B點的橫坐標(biāo)已知小球拋出時的動能為，在B點的動能為，重力加速度為g，不計空氣阻力。求：

小球在OA段運動的時間與在AB段運動的時間之比；

勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)和小球的質(zhì)量；

小球在電場中運動的最小動能。

Answer 1

【答案】（1）1：1（2）勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為，小球的質(zhì)量為（3）

【解析】

解：設(shè)小球質(zhì)量為m，初速度為，從O到A，小球水平方向做勻速直線運動，

有：

從A運動到B點，小球水平方向做勻減速直線運動，依據(jù)題意小球在B點水平方向的速度為0，

由運動學(xué)公式得：

聯(lián)立解得：

即

設(shè)小球在B點豎直方向上的速度為，有

又

設(shè)小球在A點豎直方向的速度為，由于小球在豎直方向做自由落體運動，而且

聯(lián)立解得：

從A運動到B點，小球水平方向做勻減速直線運動，由牛頓第二定律和運動學(xué)公式得：

聯(lián)立解得：，方向水平向右

又有運動學(xué)公式得

聯(lián)立解得：

由以上所得結(jié)果可知與水平方向夾角為，vA與水平方向夾角為，

建立如圖所示坐標(biāo)系

將分解到xy上，小球在方向上做勻速運動，在當(dāng)方向上做類似于豎直上拋運動，所以小球在電場中運動的最小動能為

而

解得

答：小球在OA段運動的時間與在AB段運動的時間之比為1：1；

勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為，小球的質(zhì)量為；

小球在電場中運動的最小動能。