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    真空中存在一空间范围足够大的、水平向右的匀强电场．在电场中，若将一个带正电、质量为m的小球由静止释放，运动中小球的速度方向与竖直方向夹角一直保持为37°．现将该小球从电场中某点以初速v0、方向与电场方向成37°抛出，如图所示．重力加速度取g，sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
    （1）小球受到电场力的大小；
    （2）抛出后，小球回到与抛出点等高处的时间；
    （3）小球从抛出至到回到与抛出点等高处的过程中，电势能变化了多少．
    分析：（1）由题，粒子在匀强电场中做匀减速直线运动，受到重力和电场力作用，合力必定与速度在同一直线上，作出两个力的合力，求出电场力的大小．
    （2）粒子的初速度与合力垂直做类平抛运动，建立坐标系，运用运动的分解法，由牛顿第二定律和运动学公式结合求解时间．
    （3）根据运动的分解求出小球沿电场线方向的位移，求得电场力做功，根据电场力做功与电势能变化关系即可求得电势能的变化量．
    解答：解：（1）设电场力为F，由图可知：tan37°=
    F
    mg

    解得：F=
    3
    4
    mg      ①
    （2）根据牛顿第二定律得F合=
    mg
    cos37°
    =ma ②
    F合与v0垂直，做类平抛运动，建立如图所示坐标系x方向：sx=v0t  ③
     
    y方向：sy=
    1
    2
    at2      ④
    且 tan37°=
    sy
    sx
      ⑤
    由②③④⑤解得：t=
    6v0
    5g
      ⑥
    （3）x方向位移：sx=v0 t=
    6
    v
    2
    0
    5g
      ⑦
    由几何关系得小球位移：s=
    sx
    cos37°
    =
    3
    v
    2
    0
    2g
      ⑧
    根据△EP=-WE=-Fscos0°⑨
    解得．△EP=-
    9
    8
    m
    v
    2
    0
     ⑩
    答：
    （1）小球受到电场力的大小为
    3
    4
    mg    ．
    （2）抛出后，小球回到与抛出点等高处的时间为
    6v0
    5g
    ．
    （3）小球从抛出至到回到与抛出点等高处的过程中，电势能变化了-
    9
    8
    m
    v
    2
    0
    ．
    点评：本题关键在于把握物体做直线运动的条件：合力与速度共线．分析受力情况是解决带电粒子在电场中运动问题的基础．
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    科目：高中物理 来源：2008-2009学年江苏省徐州市高一（下）调研物理试卷（6月份）（解析版） 题型：解答题

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