分析 (1)油滴受重力和向上的电场力,做类似平抛运动,根据牛顿第二定律列式求解加速度,根据分运动公式列式求解分速度后合成得到合速度;
(2)粒子先在电场中做类平抛运动,在MN、PS间做匀速直线运动,加入Q后,做匀速圆周运动,类平抛运动的末速度的反向延长线与水平分位移的交点为水平分位移的中点,可以作图结合几何关系分析轨迹与PS的交点;
(3)粒子穿过界面PS后将绕电荷Q做匀速圆周运动,库仑力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解电荷量.
解答 解:(1)由mg-q$\frac{{U}_{AB}}{d}$=ma,有:a=1.5m/s2;
水平分运动,有:t1=$\frac{L}{{v}_{1}}$=$\frac{0.08}{0.4}s=0.2s$;
对于竖直分运动,有:vy=at1=0.3m/s;
故合速度:v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}=0.5m/s$;
(2)类平抛运动的竖直分位移大小为:y=$\frac{1}{2}a{t}_{1}^{2}$=0.03m;
粒子在离开MN后,由于mg=qE,故粒子做匀速直线运动,有三角形相似,有:
$\frac{{\frac{1}{2}L}}{{\frac{1}{2}L+12cm}}=\frac{y}{Y}$
解得:Y=4y=12cm;
(3)由mg=qE得,粒子受到的合外力:${F_合}=k\frac{Qq}{r^2}$;
粒子所受合外力恰好提供向心力,故Q带正电荷,根据几何关系可知半径:r=0.15m;
由$k\frac{Qq}{r^2}=m\frac{v_合^2}{r}$,解得:Q=$\frac{25}{6}×1{0}^{-9}C$;
答:(1)油滴到达界面MN时速度v的大小为0.5m/s;
(2)到达PS界面时离D点的距离Y为12cm;
(3)Q带正电荷,电荷量为$\frac{25}{6}×1{0}^{-9}C$.
点评 本题是类平抛运动与匀速圆周运动的综合,分析粒子的受力情况和运动情况是基础.难点是运用几何知识研究圆周运动的半径.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | (6+$\sqrt{3}$)V | B. | (4+$\sqrt{3}$)V | C. | (6+$\frac{4}{3}$$\sqrt{3}$)V | D. | 6V |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | O点电场强度大小为$\frac{\sqrt{3}kQ}{{R}^{2}}$,方向由O指向D | |
B. | O点电场强度大小为$\frac{kQ}{{R}^{2}}$,方向由O指向D | |
C. | A、C两点的电势关系是φA=φC | |
D. | A、C两点的电势关系是φA<φC |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | O点的电场强度为零 | |
B. | H点的场强为$\frac{kQ}{{a}^{2}}$,方向沿y轴正方向 | |
C. | H点的场强为$\frac{3kQ}{4{a}^{2}}$,方向沿y轴正方向 | |
D. | 从O点起,沿y轴负方向移动一正试探电荷,正试探电荷的电势能减小 |
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