Question

如圖19所示，一帶電量為、質量為的小球，從距地面高處以一定的初速度水平拋出，在距拋出點水平距離為處有根管口比小球略大的豎直細管，管的上口距地面的。為了使小球能無碰撞地通過管子，可在管子上方整個區域內加一水平向左的勻強電場，求：

　　 （1）小球的初速度的大小；

（2）應加電場的場強大小；

（3）小球落地時的動能。

Answer 1

⑴   ⑵   ⑶

解析:

本題涉及到自由落體運動、勻減速直線運動等多過程及多種規律。如運動學公式、牛頓第二定律、動能定理等的運用，考查學生對復雜過程的綜合分析能力和物理規律的綜合運用能力。

要使小球無碰撞地通過管口，則當它到達管口時，速度方向為豎直向下，

（1）      豎直方向小球做自由落體運動，則運動時間為：　　　　　　　

水平方向小球做勻減速運動，減速至0，位移為：　　　　　　　　     

解得  　  

（2）水平方向，根據牛頓第二定律　　　　　

又由運動學公式　　

解得：      　　　     

（3）由動能定理得　     

解得